​​Ученые из Института химии твердого тела и механохимии СО РАН в коллаборации со специалистами из Института неорганической химии им. А. В. Николаева СО РАН получили композиционный твердый электролит с высокой проводимостью. Он не подвержен деградации под воздействием тока и остается стабильным при температуре до 200 °С. 
 
Металлорганические каркасные структуры (МОК) — довольно необычный и перспективный материал. Благодаря своим необычным структурным свойствам — микропористые структуры с высокой идентичностью пор, размер которых составляет до единиц нанометров — один грамм такого композита может обладать площадью поверхности до 3—5 тысяч кв. м. и использоваться как адсорбенты, газоселективные мембраны.
 
«Это высокопористая структура. Мы поместили в его поры литиевую соль (перхлорат лития) и исследовали свойства полученного композита. Была идея получить композиционный твердый электролит, обладающий высокой проводимостью по ионам лития. Она сопоставима с проводимостью жидких электролитов, которые обычно используются в литиевых источниках тока. Материал перспективен для литиевой электрохимической энергетики, для создания твердотельных электрохимических устройств на базе полностью твердотельных аккумуляторов (all-solid-state batteries)», — объясняет старший научный сотрудник лаборатории неравновесных твердофазных систем ИХТТМ СО РАН кандидат химических наук Артём Сергеевич Улихин.​
 
Композиционный твёрдый электролит 
   Композиционный твердый электролит
 
Композиционные твердотельные электролитные системы имеют ряд преимуществ перед жидкими. Во-первых, они позволяют изменять механические и транспортные свойства путем варьирования микроструктуры и концентрации инертного наполнителя. Во-вторых, такие системы устойчивы к высоким температурам (выдерживают длительный нагрев до 150 °С и кратковременный нагрев до 200—250 °С, сохраняя при этом свои свойства). «Всё зависит как от матрицы, так и ионной соли. Конкретно наш электролит остается стабильным при температурах до 150 °С и способен выдерживать тепловые удары до 200 °С», — отмечает ученый.
 
В литературе на сегодняшний день описано много твердотельных источников тока, но чаще всего для них используются керамические материалы, в них достаточно сложно создать развитую поверхность между электродом и электролитом. Это приводит к тому, что контакт между электродом и электролитом не очень хороший. Помимо этого, необходимо, чтобы электролит был очень тонким (доли микрон) для снижения внутреннего сопротивления конечного устройства.  

«Необходимо обеспечить хороший контакт между электролитом и электродом. Керамика очень прочная, но, к сожалению, с ней это трудно реализуемо. Наш материал изначально представляет собой порошок, который в дальнейшем можно формовать в каком угодно виде, в том числе создавать градиентный переход между электродом и электролитом. В общем, он позволяет создать хорошую границу контакта, что позволяет повысить энергоэффективность конечного твердотельного электрохимического устройства», — рассказывает Артём Улихин.​
 
По словам исследователя, производство материала в лабораторных масштабах такое же недорогостоящее, как и для жидких электролитов. Но плюс еще и в том, что для их получения не требуется высоких температур (для керамики необходимо до 1 000 °С, чтобы получить однофазный, плотный и тонкий материал, там есть ряд больших трудностей и проблем). С созданным в ИХТТМ СО РАН материалом таких сложностей нет. 
 
За синтезирование материала отвечает лаборатория металлорганических координационных полимеров, которой заведует член-корреспондент РАН Владимир Петрович Федин.
 
«Наука в Сибири»
 
Фото предоставлено Артёмом Улихиным

Похожие новости

  • 02/03/2021

    Ученые НГТУ НЭТИ и ИХТТМ СО РАН создали стенд для испытаний деградации аккумуляторов электромобилей

    Ученые Новосибирского государственного технического университета НЭТИ создали лабораторную установку для испытаний литиевых аккумуляторов (ЛИА) для электромобилей с целью определения деградационной стойкости аккумуляторов.
    863
  • 15/11/2017

    Учёные обнаружили у нескольких морских существ вещества, способные уничтожать раковые клетки

    ​Ученые из Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) вместе со своими коллегами из Дальневосточного отделения Российской академии наук (ДВО РАН), а также из ведущих онкологических клиник Германии и Швейцарии обнаружили в составе ряда морских организмов (гидробионтов) уникальные вещества, способные уничтожать опухолевые клетки.
    2139
  • 03/09/2018

    Ученые рассчитали параметры устойчивости гибридных фотоэлектрических наноматериалов

    ​​Сибирские ученые совместно с иностранными коллегами рассчитали, какие параметры влияют на силу взаимодействия углеродных нанотрубок с фталоцианинами – сложными азотсодержащими соединениями. Гибридные конструкции на их основе можно использовать в качестве новых материалов для создания солнечных батарей, сенсоров и оптических приборов.
    1338
  • 26/08/2021

    Новые керамические преобразователи цвета сделают светодиоды ярче

    ​Российские ученые совместно с зарубежными коллегами улучшили состав керамических материалов для преобразования цвета, которые используются в сверхъярких белых светодиодах. Физики добавили в них «светящиеся» ионы церия и показали, что всего небольшого количества достаточно, чтобы обогнать по показателям популярные сегодня аналоги.
    298
  • 24/12/2019

    Выбор РИА Новости: главные достижения российской науки 2019 года

    ​Ученые в России в нынешнем году получили знаковые результаты в самых разных областях – от астрономии до археологии, причем многие достижения имеют выходы на практическое применение. Примечательно, что существенную лепту здесь внесли не только признанные научные центры, но и ведущие отечественные вузы.
    2937
  • 12/08/2021

    Отечественное изобретение позволит отказаться от клепок на фюзеляжах самолетов

     В новосибирском Академгородке более чем в 2 раза увеличили прочность лазерного сварного соединения алюминия и титана, применяемых в авиастроительной промышленности.   В 2020 году сотрудники Сибирского отделения Российской академии наук (СО РАН) применили синхротронное излучение для анализа характеристик сварного соединения алюминия и титана и, благодаря полученным данным, усовершенствовали процесс лазерной сварки.
    354
  • 16/04/2021

    Разработки самого высокого полета

     Каждый восьмой грант, получаемый учеными региона, посвящен аэрокосмическим исследованиям. Новосибирские ученые вносят большой вклад в освоение космоса: тренажер для стыковки космических аппаратов, технология для изготовления солнечных батарей на орбите и на Луне, катализаторы орто-пара-конверсии водорода, аэродинамические исследования перспективного российского многоразового космического корабля «Орел» — вот далеко не полный перечень разработок, рожденных в Сибири.
    833
  • 15/10/2018

    В Journal of the American Chemical Society опубликована статья с участием сотрудников ИНХ СО РАН

    Сотрудники Института неорганической химии имени А.В. Николаева Сибирского отделения Российской академии наук (ИНХ СО РАН) Павел  Абрамов и Максим Соколов приняли участие в подготовке статьи о включение полиоксометаллатов в циклодекстрины и о новых возможностях их применения в биологии и медицине.
    1114
  • 01/02/2021

    ИК СО РАН запустил еженедельный онлайн-семинар для будущих пользователей ЦКП «СКИФ»

    Лаборатория перспективных синхротронных методов исследования (ЛПСМИ) Института катализа СО РАН провела первую серию семинаров для объединения потенциальных отечественных пользователей ЦКП «Сибирский кольцевой источник фотонов» и обмена опытом по использованию синхротронного излучения (СИ) в различных областях науки.
    1163
  • 30/03/2021

    Газовые гидраты: наука и применение

    ​Почему важно изучать гидраты, каким может быть их практическое применение и как они влияют на потепление климата Земли, «Ъ-Науке» рассказывает доктор химических наук, главный научный сотрудник Института неорганической химии Сибирского отделения РАН Андрей Манаков.
    761