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

Народный репортер

Напишите нам

RSS

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]

24 июля 2012 13:15

В детских лагерях Приморья и Хабаровского края зарегистрированы массовые случаи отравления

По данным Роспотребнадзора, от острой кишечной инфекции пострадали в общей сложности 75 детей и 1 взрослый

24 июля 2012 12:55

Таджикские силовики начали спецоперацию по нейтрализации подозреваемых в убийстве генерала нацбезопасности

С утра в Горно-Бадахшанской автономной области спецслужбы охотятся на предполагаемых убийц Абдулло Назарова

23 июля 2012 19:10

В Таджикистане обнаружены большие запасы нефти и газа

По данным исследования американской фирмы Gustavson Associates подготовленного для нефтедобывающей компании Тетис Петролеум(Tethys Petroleum) в Таджикистане «перспективные» запасы нефти и газа составляют 27,5 млрд. баррелей.

23 июля 2012 17:59

Парламентарии Киргизии готовы выразить недоверие кабинету министров

Меж тем, премьер-министр страны в надежде заработать политические очки перед импичментом вылетел в Москву обсуждать условия пребывания военных объектов России и договариваться о статусе республики в Евразийском экономическом союзе

23 июля 2012 16:34

Американский истребитель потерпел крушение в районе Курильских островов

Пилот авиасудна успел катапультироваться и был подобран японскими моряками

23 июля 2012 16:12

Толпа разъяренных сельчан устроила самосуд над скотокрадом в одном из сел Киргизии

При этом за расправой, по словам очевидцев, со стороны наблюдали сотрудники милиции, вызванные на подмогу парню

 1   ...   2323   2324   2325   2326   2327   2328   2329   2330   2331   2332   2333   2334   2335   2336   2337   2338   2339   2340   2341   2342   2343   2344   2345   2346   2347   ...   2845 

Наш опрос

все опросы
Как вы относитесь к вступлению Таджикистана в ЕАЭС? - опрос
31%
Вступление в ЕАЭС - единственный выход из кризиса и долговой ямы Китая для Таджикистана
23%
Мне это безразлично
13%
Негативно - мигрантов из Таджикистана в России прибавится, ни к чему хорошему это не приведет
12%
Таджикистан без особых экономических потерь объединится с членами ЕАЭС
12%
Отрицательно, Таджикистан должен идти своим путем
9%
Таджикистан не вступит в объединение из-за смены власти и курса страны
Всего голосов: 1492

Обзоры

 Владимир Банников 

БИОЛОГИЧЕСКОЕ ОРУЖИЕ В СТРАНАХ ЦА

США планируют разместить биолаборатории, вывезенные с Украины, в Казахстане.

 Белек Сарымсаков 

КОГДА БИШКЕК СМОЖЕТ ДЫШАТЬ?

Как сделать город узнаваемым, удобным и благоприятным для проживания?

 Андрей Русаков 

ДВЕ СТОЛИЦЫ ШОС

Отмечена роль проведения Саммитов Глав государств ШОС в превращении Екатеринбурга и Самарканда в крупнейшие мегаполисы континента.

О стране