|
Новый минерал может стать основой для батарей будущего
|
|
|
|
Ученые из Санкт-Петербургского государственного университета в начале ноября сообщили об открытии нового минерала. Вещество получило название петровит в честь выдающегося кристаллографа, профессора СПбГУ Томаса Петрова, ответственного за создание технологии выращивания ювелирного малахита. Уже более 40 лет профессор Санкт-Петербургского университета Станислав Филатов совместно с коллегами из других научных организаций России изучает минералогию шлаковых конусов и лавовых потоков фумарол на Камчатке, которые образовались после двух крупных извержений вулкана Толбачик — в 1975–1976 и 2012–2013 годах. Эта территория отличается особым минералогическим разнообразием — за последние годы исследователям удалось обнаружить здесь десятки новых минералов, многие из которых не имеют аналогов в мире.
|
|
|
|
Новый минерал представляет собой ярко-синее скопление натриевой серы, меди и очень редкой координации атомов кислорода, наблюдаемое только в паре других соединений. Его химическая формула — Na10CaCu2(SO4)8. Соединения в минерале образуют пористый каркас. Пустоты соединены между собой каналами, по которым могут перемещаться относительно мелкие атомы натрия. Это обстоятельство и привлекло особое внимание исследователей.
|
|
|
В последние годы ученые активно работают над усовершенствованием натрий-ионных батарей, которые в ближайшем будущем должны прийти на смену литий-ионным аккумуляторам, повсеместно распространенным в современных ноутбуках, электромобилях и смартфонах. Натрий примерно в 100 раз дешевле лития, поэтому разработки в этой области в перспективе приведут к снижению стоимости аккумуляторов, однако сегодня исследователям все еще предстоит решить множество эксплуатационных проблем, прежде чем можно будет говорить о том, что натрий-ионные батареи работают также надежно и эффективно, как их проверенные литий-ионные аналоги.
|
|
|
|
Один из проблем связана с катодом, который, как один из двух электродов батареи, играет ключевую роль в перемещении ионов и выработке энергии. Проблема с текущими версиями натрий-ионных аккумуляторов заключается в том, что во время их циклирования неактивные кристаллы натрия имеют тенденцию накапливаться на поверхности катода, что вскоре оказывается фатальным для устройства.
|
|
|
|
Ученые из СПбГУ, возможно подобрались к решению этой проблемы благодаря перовскиту. По их словам, минерал может стать многообещающей структурой для ионной проводимости и катодного материала в ионно-натриевых батареях.
|
|
«Сегодня наибольшую проблему для подобного использования представляет небольшое количество переходного металла — меди — в кристаллической структуре минерала. Возможно, ее можно будет решить с помощью синтеза соединения, обладающего такой же структурой, как и петровит, в лаборатории», — Станислав Филатов. Синтез минерала в лаборатории тем более актуально, что запасы петровита в природе, вероятно, весьма ограничены и их не может хватить для промышленного производства.
|
|
|
|
Источник
|
