Ученые с Дальнего Востока разработали эффективную методику синтеза феррита цинка и доказали его высокий потенциал в качестве катодного материала для твердотельных батарей нового поколения. Потенциально работа позволит создавать более дешевые и безопасные, чем литиевые аккумуляторы источники питания, в том числе для инвазивных медицинских устройств. Работу провели Ученые Сахалинского государственного университета совместно с коллегами из ДВФУ и Кольского научного центра РАН, а результаты опубликованы в авторитетном международном научном журнале Journal of Composites Science.
В работе ученые получили феррит цинка используя золь-гель метод: это достаточно распространенная и доступная для масштабирования технология. А проведенные исследования показали, что этот материал как основа для катода твердотельных батарей, показывает проводимость, которая превышает теоретические ожидания.
«В исследовании мы сравнивали различные методы получения феррита цинка и отработали синтез получения катода, применяя золь-гель метод. В первую очередь работа направлена на создание материалов, которые способны заменить литий в батареях. Дело в том, что запасы лития ограничены, он обладает определенной токсичностью, может пагубно влиять на окружающую среду, а электролит в литиевых аккумуляторах огнеопасен. Поэтому сегодня многие исследователи ищут возможности перехода к твердотельным батареям», ― рассказал корреспонденту «Научной России» руководитель проекта, заведующий лабораторией «Электрохимические источники для возобновляемой энергетики» Сахалинского государственного университета Олег Шичалин.
Ученый отметил, что твердотельные батареи на основе катодов из феррита цинка потенциально будут обладать меньшей емкостью, чем литиевые аккумуляторы, но станут значительно безопаснее. В частности, их возможно применять в инвазивной хирургии: использовать как источник питания для вживляемых в организм устройств, без риска поражения внутренних органов токсичными веществами. В этом направлении ученые сотрудничают с медицинским центром и рассматривают возможность проведения испытаний на животных после изготовления прототипа нового источника питания.
«Следующие этапы работы связаны с созданием керамического сепаратора и анода из материала на основе цинка. Затем нам предстоит соединить анод, катод и сепаратор в единую конструкцию, используя технологию искрового плазменного спекания: этот метод используют многие коллективы, работающие в области создания твердотельных батарей. После создания прототипа, начнем исследовать его электрохимические свойства и готовить к испытаниям в качестве нового источника питания для инвазивных устройств», ― отметил Олег Шичалин.
Ученые планируют изготовить рабочий прототип к концу 2026 г. Потенциально, при поддержке промышленных партнеров, станет возможным создавать новые портативные аккумуляторы для электроники и транспорта.
Новость подготовлена при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ
Фото: scanrail / ru.123rf.com
