Ковалентные триазиновые каркасы считаются многообещающей основой для создания электродов литий-ионных батарей.
Казань, 25 дек - ИА Neftegaz.RU. Физики Казанского федерального университета (
КФУ) разработали и исследовали новый материал, который потенциально может быть важным шагом в усовершенствовании современных металл-ионных
аккумуляторов.
Об этом сообщила пресс-служба
Минобрнауки РФ. Этот материал - ковалентный триазиновый каркас с добавлением атомов кремния и фтора - заявлен как более долговечный, безопасный и перспективный для энергетической сферы.
Ковалентные триазиновые каркасы считаются многообещающей основой для создания электродов литий-ионных батарей благодаря своей высокой пористости и превосходной химической и термической стабильности.
Однако их недостаток - низкая проводимость - приводит к плохим электрохимическим характеристикам, что вызывает необходимость в поиске еще более совершенных структур.
Разработанный материал особенно интересен в качестве анодного
электрода для современных перезаряжаемых литий-ионных аккумуляторов.
С. Кавиани, ведущий научный сотрудник НИЛ Компьютерный дизайн новых материалов и машинное обучение Института физики КФУ, отметил, что преимущества ковалентных триазиновых каркасов включают легкость модификации их молекулярных структур, что делает их легкими, гибкими и экологически безопасными.
Кроме того, материалы этого типа могут быть недорогими в производстве.
По словам ведущей научной сотрудницы НИЛ, И. Гумаровой, использование новых органических триазиновых каркасов может значительно повысить эффективность, долговечность и безопасность современных металл-ионных аккумуляторов.
Исследование нового материала было проведено с использованием метода функционала плотности, что позволило оценить механическую и термодинамическую стабильность его структуры, а также изучить различные энергетические характеристики, такие как прочность, теоретическая емкость, энергия адсорбции и уровень диффундирования.
Результаты показали, что ковалентный триазиновый каркас, дополненный кремнием и фтором, способен обеспечивать высокие емкостные характеристики и стабильную работу при циклах зарядки-разрядки литий-ионных аккумуляторов.
Теоретическая емкость этого материала достигает 462 мАч/г, что существенно выше, чем у
графена (372 мАч/г).
Ученые отметили, что в структуре преобладают ковалентные связи, которые обеспечивают прочность соединения.
Аспирантка Института физики КФУ А. Шамсиева, отметила, что данный монослой хорошо взаимодействует с ионами лития, что способствует надежной работе батареи.
Ионы лития имеют низкие диффузионные барьеры на поверхности монослоя, что позволяет заряжать и разряжать батареи значительно быстрее.
Исследование проводилось в рамках программы стратегического академического лидерства Приоритет-2030 при поддержке Минобрнауки РФ.
