Ученые из МГУ им. М.В. Ломоносова совместно с российскими и бельгийскими коллегами создали новый высокомощный катодный материал на основе фторидофосфата ванадия и калия для литий-ионных аккумуляторов. Результаты работы опубликованы в журнале Chemistry of Materials.

Основной элемент литий-ионного аккумулятора, ограничивающий его энергоемкость, — это материал, из которого сделан его катод. Для большинства из них максимум энергоемкости уже достигнут. В связи с этим ученые и инженеры активно ищут новые катодные материалы, способные заряжаться на полную емкость за минуты, работать при больших плотностях тока и запасать больше энергии, чем это возможно сейчас.

«В основе работы лежит достаточно простая идея о геометрическом и кристаллохимическом соответствии катионной и анионной подрешеток», — комментирует Станислав Федотов, младший научный сотрудник кафедры электрохимии химического факультета МГУ и один из авторов работы.

Ученым удалось стабилизировать уникальный кристаллический каркас, обеспечивающий быстрый транспорт ионов лития за счет обширных протяженных полостей и каналов. Как следствие, предложенный катодный материал продемонстрировал высокие скорости заряда и разряда (вплоть до 90 секунд) с сохранением более 75% от первоначальной удельной емкости. После оптимизации морфологии и состава материал сможет составить серьезную конкуренцию другим известным катодным материалам, таким как NaSICON.

По словам авторов исследования, результаты текущей работы не только открывают широкий простор для поиска и последующего синтеза новых катодных материалов для литий-ионных аккумуляторов, но и являются серьезным стимулом к активной разработке нового типа аккумуляторов, в которых в роли подвижного иона (носителя заряда) будет выступать не ион лития, а ион калия.