Молодыми учеными из России (МФТИ и ОИВТ РАН) разработана новая теоретическая модель, которая позволяет точно оценивать то, насколько эффективным окажется магний-ионный аккумулятор при использовании определенных типов растворителей и электродов. Применение этой теории позволит эффективно выбрать наиболее перспективные материалы для создания подобных источников питания.
В последние годы химики и физики пытаются ликвидировать главные недостатки литий-ионных аккумуляторов двумя путями - совершенствуя устройство уже существующих батарей, а также поисками замены соли редкого и дорогостоящего лития на другие вещества, в качестве электролита. В частности, ученые сейчас пытаются создать батареи на базе чистого лития, а также различных соединений натрия, серы, калия и других элементов.
Молодые российские ученые Максим Орехов и Иван Бакулин сделали большой шаг к разработке аккумуляторов, основой для которых станут ионы магния, а не лития. В прошлом ученые уже задумывались над создании подобных источников питания. Но разработки замедляло отсутствие у физиков точных сведений о том, как ведут себя ионы магния, обладающие степенью окисления +2, а не +1, как, например, литий, натрий и другие щелочные металлы.
Магниевая замена для литиевых аккумуляторов
Физики из МФТИ проанализировали последние публикации про магний-ионные батареи в мировых научных журналах и обнаружили, что в них неточно учитывается дальнее взаимодействие зарядов. Россияне предложили более корректную теоретическую модель такого взаимодействия, которая более точно описывает данные экспериментов, провели расчеты и подтвердили, что разработанная новая математическая модель корректно определяет поведение ионов магния и особенности их взаимодействий с другими частицами.
Последующие эксперименты с новой теорией указали на несколько важных направлений в исследованиях, которые сейчас не учитываются при расчете свойств магниевых аккумуляторов. В частности, российские специалисты обнаружили, что характер переноса электронов между ионами сильно зависит от диэлектрической проницаемости растворителя, что в гораздо меньшей степени характерно для литиевых аккумуляторов.
В дополнение к этому новая теоретическая разработка позволяет максимально точно просчитывать то, как меняются характеристики электродов и как падает их эффективность по мере эксплуатации батареи из-за формирования на их поверхности прослойки, мешающей движению электронов. По словам исследователей, это дополнительно повышает практическую ценность теоретической модели.
Как надеются молодые российские ученые, созданная ими математическая модель значительно ускорит подбор наиболее интересных компонентов для создания магний-ионных батарей, а также она позволит инженерам точно определять емкость и другие важные характеристики подобных аккумуляторов.
Источники информации;
- Электронное издание - "За науку" (МФТИ, zanauku.mipt.ru/2023/08/28/kak-podobrat-rastvoriteli-dlya-magnij-ionnyh-akkumulyatorov/)
-
Сайт tass.ru (раздел- Наука, nauka.tass.ru/nauka/18603009)
