Батарейки с наномагнием для гаджетов будущего разработали в Тольятти

Учёные Тольяттинского государственного университета  обнаружили в наночастицах магния потенциал для увеличения ёмкости аккумуляторов, сообщили в проектном офисе национального проекта “Наука и университеты”. Свои эксперименты материаловеды ТГУ описали в статье,  опубликованной в высокорейтинговом научном журнале Materials Science&Engineering B*. Издание посвящено «расчёту, синтезу, обработке, характеристике и пониманию передовых квантовых материалов». Оно ежемесячно публикуется – голландским академическим издательством Elsevier, специализирующемся на научных, технических и медицинских материалах. Магний как материал для производства аккумуляторов известен давно, ещё с 60-х годов, когда компания General Electric запатентовала топливный элемент, в котором может быть использован магниевый  электрод. Попытки создать магниевую батарейку предпринимались и позже – учёные активно ищут новые технологии хранения электрического заряда, но пока к созданию коммерчески доступных аккумуляторов это никого не привело. Эксперименты с магнием и сплавами на его основе ведут и сотрудники молодёжной лаборатории дизайна магниевых сплавов Тольяттинского госуниверситета, которая была создана благодаря национальному проекту “Наука и университеты”. – Это сугубо экспериментальная работа. Я занимаюсь синтезом материалов, в том числе наноразмерных, – говорит младший научный сотрудник лаборатории Илья Соснин. – Но мало синтезировать частицы разных размеров и форм. Нужно ещё найти им применение, потому что не так много отраслей, где это  целесообразно. Разработав метод синтеза магниевых наночастиц и изучив несколько направлений их возможного использования, мы решили попробовать аккумуляторы.   Илья Соснин Практически все телефоны и гаджеты сегодня работают на литий-ионных батареях. Запасов лития на планете не так уж и мало, но большой спрос на этот металл активно подстёгивает рост производства электромобилей. При этом литий-ионные батареи очень чувствительны к изменению температуры, с чем были связаны известные проблемы воспламенения смартфонов и других устройств. Кроме этого, литий токсичен и требует особенных условий утилизации. Поэтому поиск альтернативы более чем актуален. – Магний здесь подходит по разным показателям: он доступен, его много. Даже немного странно, почему до сих пор он не применяется в аккумуляторах широко, – удивляется Илья Соснин. – Главное преимущество литий-ионных аккумуляторов – это скорость заряда. Мы можем быстро зарядить телефон, чтобы он работал весь день. С магниевым аккумулятором сделать такого пока не получается. Но у него другое преимущество – высокая объёмная ёмкость. То есть аккумулятор на магнии может работать в два раза дольше, чем такого же размера литиевый. Или при одинаковой ёмкости магниевый аккумулятор будет в два раза меньше литиевого. – Это было известно давно. Эффект обнаружили, попробовали несколько раз и, не получив серьёзных результатов, забросили, такое ощущение, что это какая-то тупиковая ветвь исследований. А мы решили попробовать ещё раз, – говорит Илья Соснин. – Подготовили наночастицы, сделали на их основе  своеобразный аккумулятор – электрохимическую ячейку, которая может выдавать ток, и этот ток измерили. А потом сравнили эффект от использования в аккумуляторе наночастиц и микрочастиц. Оказалось, что размер имеет значение: наночастицы выдали примерно в 7 раз больше полезной энергии. – Условно говоря, если вы берёте 100 граммов магния, делаете из него аккумулятор и с помощью выделенной им энергии нагреваете чайник, то поместив в аккумулятор 100 граммов наноструктурированного магния, вы сможете нагреть уже 7 чайников, – поясняет Илья Соснин. – Однако сейчас мы не смогли расположить в аноде такое количество наночастиц магния. То есть применить этот эффект на практике пока возможности нет, отмечает учёный. Тем не менее результаты исследований говорят о том, что в отдалённой перспективе магниевые аккумуляторы могут стать если не заменой литий-ионным, то по крайней мере достойной альтернативой им. Тем более что свои эксперименты материаловеды ТГУ продолжают. – Мы попробовали применить в качестве электрода магниевый сплав и обнаружили что он работает плохо. И это на самом деле хорошо. Это значит, что структура материала очень сильно влияет на анодные  свойства. Сейчас у нас есть два пути: либо мы чего-то добьёмся от наночастиц и всё-таки сделаем аккумулятор, либо  подберём для него  подходящий магниевый сплав, – делится планами Илья Соснин. – Кроме того, в отношении нашей страны уже который год действуют санкции, торговые ограничения, поэтому  целесообразно искать альтернативные материалы, из которых можно создавать не только аккумуляторы, но и вообще электронику.     Проектный офис Национального проекта «Наука и университеты» Минобрнауки России Изображение на обложке: sciencedirect.com The post Батарейки с наномагнием для гаджетов будущего разработали в Тольятти appeared first on Поиск - новости науки и техники.