Група вчених зі Стенфорда розробила новий матеріал для літієвих акумуляторів, в якому атоми заліза досягли стану, що раніше вважався неможливим. Це відкриття має потенціал значно підвищити ефективність та знизити вартість акумуляторів, адже замість дорогих кобальту чи нікелю можна використовувати звичайне залізо.
Дослідники виявили, що залізо здатне передавати та повертати більшу кількість електронів, ніж раніше вважалося — не два-три, а цілих п’ять. Це відкриття свідчить про те, що батареї на основі заліза можуть накопичувати більше енергії.
Дослідження виконували три аспіранти з університету Стенфорда: Гарі Рамачандран, Едвард Му і Едер Ломелі. Вони співпрацювали з командою науковців з інших вишів та лабораторій у США, Японії та Південній Кореї.
Вчені створили новий матеріал з літію, заліза, сурми та кисню. Важливим став його нанорозмір -- частинки мали діаметр лише 300-400 нанометрів, тобто в десятки разів менші, ніж раніше. Такий розмір дозволив зберегти стабільну структуру матеріалу під час заряджання та розряджання.
"Ми виявили, що залізо здатне повертати і віддавати до п'яти електронів, при цьому кристалічна структура залишається незмінною," -- зазначив Едвард Му.
З метою верифікації отриманих результатів команда здійснила аналіз, використовуючи моделювання рентгенівських спектрів. Виявилося, що в процесі беруть участь не тільки залізо, але й кисень.
"В цьому матеріалі атоми функціонують як одне ціле," -- зазначив Едер Ломелі.
Залізо є доступним і економічним металом, на відміну від кобальту, який має високу ціну та часто видобувається в небезпечних умовах. Таким чином, катоди з заліза можуть стати більш екологічно чистою та вигідною альтернативою сучасним акумуляторам.
"Му зазначив, що катод, виготовлений з заліза і здатний витримувати високу напругу, може забезпечити оптимальний баланс між потужністю та ціною."
Екс-аспірант Стенфордського університету Вільям Джент уже в 2018 році висловлював припущення про те, що залізо може функціонувати на підвищених енергетичних рівнях за умови правильного розташування атомів. Нещодавно нова команда вчених спромоглася підтвердити це припущення.
"У нашому дослідженні ми отримали вагомі свідчення того, що залізо здатне окислюватися більше ніж на три електрони", -- зазначив співавтор Вільям Чуєх.
#Університет #Енергія #Японія #Спектр #Південна Корея #Літій #Акумуляторна батарея #Атом #Залізо #Діаметр #Електрична батарея #Кристалічна структура #Кисень #Електрон #Кобальт #Енергетичний рівень #Сурма. #Нанометр #Нікель. #Рентгенівське випромінювання #Катод #Металеві
