суббота, 31 октября 2026
Центральноазиатский информационный портал «News-Asia». Новости Центральной Азии: Казахстана, Кыргызстана, Узбекистана, Таджикистана, Туркменистана и Китая

Народный репортер

Напишите нам

аRSS

Российские ученые приблизились к созданию более эффективных аккумуляторов: новый материал показал перспективные свойства Новость дня

Международная команда исследователей разработала способ модификации пентоксида ванадия с помощью никеля. Новый подход позволил увеличить электропроводность материала втрое и может открыть дополнительные возможности для совершенствования литий-ионных батарей. Поиск новых материалов для аккумуляторов, способных дольше сохранять энергию, быстрее заряжаться и обходиться производителям дешевле, остается одним из ключевых направлений современной науки. Очередной шаг в этой области сделали специалисты международной исследовательской группы, объединившей ученых из России, Китая, Франции и Люксембурга.
В работе участвовали представители Уральского федерального университета. Исследователи сосредоточились на совершенствовании пентоксида ванадия — химического соединения, которое рассматривается как перспективная основа для производства катодов литий-ионных аккумуляторов. Главным результатом эксперимента стало существенное улучшение электропроводности материала. Для этого ученые внедрили в его структуру атомы никеля, воспользовавшись технологией ионной имплантации. Проведенные исследования показали, что после такой обработки способность вещества проводить электрический ток увеличилась примерно в три раза. При этом исходную структуру материала удалось сохранить. Результаты экспериментов опубликованы в научном журнале Surfaces.

Почему ученые заинтересовались соединением ванадия

Современные аккумуляторные технологии во многом зависят от свойств материалов, из которых изготавливаются электроды. Именно они определяют, сколько энергии сможет накопить батарея, насколько быстро она будет работать и как долго сохранит свои характеристики. Одним из перспективных кандидатов для создания новых катодов считается пентоксид ванадия. Интерес к нему объясняется сочетанием нескольких характеристик: относительно доступным получением, высоким рабочим напряжением и значительной потенциальной емкостью.
По оценкам специалистов, удельная емкость этого материала может составлять около 294 мАч/г, а в отдельных расчетах достигает 596 мАч/г. Такие показатели делают его интересным объектом для дальнейших исследований в сфере электрохимического накопления энергии. Как отмечает заведующий лабораторией фотовольтаических материалов Уральского федерального университета Иван Жидков, высокая емкость является одним из главных преимуществ пентоксида ванадия. При этом материал сравнительно прост в получении и имеет невысокую стоимость.
Однако одних высоких показателей емкости недостаточно, чтобы использовать соединение в массовом производстве аккумуляторов. Для практического применения необходимо обеспечить эффективное движение электронов внутри материала и его устойчивость при продолжительной эксплуатации.

Никель решил одну из главных технологических проблем

Несмотря на перспективные свойства, пентоксид ванадия имеет существенный недостаток — невысокую электронную проводимость. Это ограничивает возможности его использования в аккумуляторных системах, поскольку затрудняет перенос заряда и может отрицательно влиять на скорость зарядки и разрядки. Кроме того, при эксплуатации аккумуляторов важно учитывать процессы постепенного изменения структуры электродных материалов. Такая деградация способна привести к снижению емкости и сокращению срока службы батареи.
Чтобы улучшить характеристики пентоксида ванадия, исследователи предложили изменить его состав на атомном уровне. Для этого в материал внедрили никель методом ионной имплантации. Технология позволила модифицировать исследуемое соединение без разрушения его первоначальной структуры. Эксперимент показал, что электропроводность обработанного материала оказалась приблизительно втрое выше, чем у исходного пентоксида ванадия.
Иван Жидков пояснил, что именно недостаточная способность материала проводить электрический ток создает ограничения для его применения в аккумуляторах. Улучшение этого параметра потенциально может положительно сказаться на рабочих характеристиках батарей, в том числе на процессах передачи заряда. При этом ученый подчеркивает, что полученный результат пока не позволяет делать окончательные выводы о поведении нового соединения в готовом аккумуляторе. Предстоит проверить его функциональность, стабильность и другие эксплуатационные характеристики.

Разработка еще должна пройти практические испытания

Нынешний этап работы представляет собой важный научный результат, но до промышленного использования технологии еще далеко. Исследователям необходимо установить, насколько эффективно модифицированный пентоксид ванадия будет функционировать в составе реального катода. В ближайших планах научной группы — проведение испытаний на экспериментальных образцах и дальнейшая работа над повышением электропроводности. В перспективе этот показатель необходимо довести до уровня, характерного для современных промышленных материалов, используемых в аккумуляторной отрасли.
Особое значение будут иметь испытания на долговечность. Для производителей батарей важно не только получить высокую начальную емкость, но и обеспечить сохранение характеристик после многочисленных циклов зарядки и разрядки. Не менее важным фактором станет совместимость нового материала с остальными компонентами аккумулятора. Только комплексная проверка позволит оценить, насколько перспективная лабораторная разработка пригодна для создания коммерческих изделий.
Таким образом, ученые пока не представили готовую альтернативу существующим аккумуляторам, однако предложили способ улучшения одного из материалов, который потенциально может применяться в батареях будущего.

Новые материалы становятся ключом к развитию электротранспорта

Интерес к подобным исследованиям объясняется быстрым расширением мирового рынка систем накопления энергии. Литий-ионные аккумуляторы сегодня используются практически во всех сегментах современной электроники — от мобильных телефонов и компьютеров до электромобилей и крупных энергетических установок. Особенно высокие требования предъявляются к батареям для электрического транспорта. Производители стремятся увеличить запас хода автомобилей, сократить продолжительность зарядки и одновременно уменьшить массу и стоимость аккумуляторных блоков.
Решение этих задач невозможно без совершенствования материалов, применяемых при изготовлении электродов. Поэтому научные коллективы по всему миру изучают различные химические соединения, способы их модификации и новые технологические методы производства. Потенциальное преимущество пентоксида ванадия заключается в возможности сочетания высокой удельной емкости с относительно доступным получением. Если ученым удастся устранить существующие ограничения по электропроводности и обеспечить необходимую стабильность, этот материал может занять свое место среди перспективных решений для аккумуляторной промышленности.
Исследование с участием специалистов УрФУ демонстрирует, что изменение состава материала на атомном уровне способно существенно влиять на его физические свойства. Дальнейшие эксперименты покажут, можно ли превратить достигнутый лабораторный результат в технологию, востребованную производителями аккумуляторов.

Справка News-Asia

Литий-ионные аккумуляторы остаются одним из наиболее быстро развивающихся сегментов мировой высокотехнологичной промышленности. Основные инвестиции и научные разработки в этой сфере направлены на увеличение плотности хранения энергии, повышение безопасности, продление срока эксплуатации и снижение себестоимости готовых изделий. Согласно оценкам, приведенным в исходных отраслевых материалах, в 2026 году объем мирового рынка литий-ионных батарей может достигнуть 136 млрд долларов. Существенную роль в расширении отрасли играет развитие электромобильности, поскольку электрический транспорт становится одним из крупнейших потребителей аккумуляторных систем.
По прогнозам, к 2030 году на электромобили может приходиться около 89% общего объема рынка аккумуляторных батарей. Лидирующие позиции в отрасли занимает Азиатско-Тихоокеанский регион, доля которого по итогам 2025 года оценивалась более чем в 55,7%. Ключевым производственным и технологическим центром остается Китай. На этом фоне исследования новых электродных материалов приобретают особое значение. От результатов научной работы в этой области будут зависеть дальнейшее развитие электротранспорта, совершенствование портативной электроники и расширение возможностей хранения энергии из возобновляемых источников.
На фото: Иван Жидков, руководитель исследовательской группы от Уральского федерального университета 
Фото: Родион Нарудинов / УрФУ

Сегодня 15:34     Комментарии [0]

01 октября 2020 13:46

Кыргызстан переоценивает пользу от контактов с Венгрией

Недавно президент Кыргызстана Сооронбай Жээнбеков, выступая в ООН, попросил поддержать страну и списать часть долгов государства или хотя бы отсрочить выплаты из-за пандемии коронавирусной инфекции и тяжелых последствий для отечественной экономики. По сути, в республиканском бюджете, просто на просто, нет средств, но не для всех это аргумент.

01 октября 2020 12:00

Медиасообщество будет осуществлять мониторинг использования «языка вражды в СМИ и соцсетях

Независимый союз журналистов Кыргызстана начал мониторинг использования «языка вражды» в СМИ, интернет-изданиях и социальных сетях на парламентских выборах 2020 года.

01 октября 2020 08:43

Наталья Никитенко: В наших условиях, экономический кризис будет глубоким и тяжелым

«Король-то голый!» сказал мальчик и взрослые поняли, что король действительно голый. Все мы помним эту детскую, или наоборот, совсем недетскую сказку. Наше правительство, стало тем самым «голым королем». Пока все было более-менее пристойно, не было громадных ЧП, можно было «надувать щеки» и разглагольствовать о своих мнимых реформах и не менее мнимых успехах.

01 октября 2020 03:38

В Узбекистане снимут национальные сериалы про учителей и врачей

Национальное Агентство «Узбеккино» заявило о том, что будет снимать о них национальные сериалы в сотрудничестве с частными телеканалами. Они будут конкурировать с зарубежными продуктами на узбекских телеканалах

30 сентября 2020 17:46

Кыргызские дети смогут вернуться в школы после проведения парламентских выборов-2020

Сейчас все кыргызские школьники учатся дистанционно, кроме первоклассников. Официальная причина запрета работы школ Кыргызстана до выборов вполсилы или в полную мощность – опасение за здоровье детей и подростков во время пандемии, неофициальная – так проще использовать админресурс в виде бюджетников на выборах

30 сентября 2020 11:57

Крепкая дружба «ковидом» не ломается: коронакризис и российско-таджикские отношения

Пандемия продолжает вносить свои коррективы в процессы развития международного диалога и укрепления межстранового сотрудничества по всему миру. В этом контексте особое значение принимает то, насколько те или иные страны оказались стрессоустойчивы в столь непростых условиях

 1   ...   554   555   556   557   558   559   560   561   562   563   564   565   566   567   568   569   570   571   572   573   574   575   576   577   578   ...   2798 

Наш опрос

все опросы
Кто из политиков Кыргызстана вам наиболее симпатичен? - опрос
26%
Нет в Кыргызстане политиков, которые мне симпатичны.
22%
Сооронбай Жээнбеков, президент КР
18%
Роза Отунбаева, экс-президент переходного периода КР
10%
В Кыргызстане есть политики, которые мне нравятся, но в этом списке их нет
10%
Алмазбек Атамбаев, экс-президент КР, председатель партии СДПК
3%
Иса Омуркулов, экс-мэр Бишкека, глава фракции СДПК в парламенте КР
3%
Адахан Мадумаров, экс-кандидат в президенты КР, экс-депутат ЖК КР, лидер партии "Бутун Кыргызстан"
3%
Сапар Исаков, экс-премьер КР
2%
Мухаммедкалый Абылгазиев, премьер - министр КР
1%
Темир Сариев, экс-премьер-министр КР, председатель политической партии "Ак-Шумкар"
1%
Кубатбек Боронов, экс-глава МЧС КР, первый вице-премьер-министр КР
1%
Омурбек Текебаев, лидер партии "Ата Мекен" и движения "За реформы"
Всего голосов: 29459
О стране