В КФУ разработали перспективный материал для аккумуляторов нового поколения

Фото из открытых источников

Физики из Казанского федерального университета (КФУ) разработали модель нового материала и исследовали его свойства, которые могут существенно повлиять на развитие современных металл-ионных аккумуляторов. Об этом сообщило агентство ТАСС со ссылкой на пресс-службу Министерства науки и высшего образования РФ.

Ученые полагают, что их разработка, благодаря повышенной долговечности, безопасности и эффективности, представляет значительный интерес для энергетической отрасли.  

Основой исследования стал ковалентный триазиновый каркас, модифицированный атомами кремния и фтора. Как пояснили в пресс-службе, триазиновые каркасы известны своей пористостью, химической и термической стабильностью, что делает их перспективными для применения в электродах литий-ионных батарей. Однако низкая электрическая проводимость этих материалов пока ограничивает их использование, и специалисты продолжают поиски более эффективных соединений.  

Предложенный учеными Казанского университета материал представляет собой инновационный анодный электрод для литий-ионных аккумуляторов, который может улучшить их характеристики. Ведущий научный сотрудник лаборатории «Компьютерный дизайн новых материалов и машинное обучение» Садегх Кавиани отметил, что ковалентные триазиновые каркасы обладают рядом преимуществ: они легкие, гибкие, экологически безопасные и просты в модификации, а также имеют потенциал для удешевления производства.  

Ирина Гумарова, также ведущий научный сотрудник НИЛ, добавила, что использование органических триазиновых каркасов нового поколения открывает новые возможности для повышения эффективности, долговечности и безопасности аккумуляторов.  

Для анализа материала применялся метод функционала плотности. Ученые изучили его механическую и термодинамическую устойчивость, а также энергетические характеристики. Полученные результаты показывают, что допированный кремнием и фтором триазиновый каркас обеспечивает высокую теоретическую емкость (462 мАч/г) по сравнению с графеном (372 мАч/г), который широко используется в современных аккумуляторах. Кроме того, материал демонстрирует низкие диффузионные барьеры литиевых ионов, что ускоряет процесс зарядки-разрядки.