Группа соавторов-ученых Сколтеха получила патент на анодный композит с улучшенными электрохимическими характеристиками на основе неграфитизируемого углерода (в английской литературе также известный как hard carbon) для калий-ионных аккумуляторов. Это изобретение поможет ускорить вывод на рынок калий-ионных аккумуляторов, потенциально более доступных и надежных устройств для стационарного хранения энергии, чем их литий-ионные аналоги, и снизить потребление ограниченных запасов дорогостоящего лития.

Группа исследователей Сколтеха в составе первого проректора Кита Стивенсона, директора Центра энергетических технологий (CEST) профессора Артема Абакумова, научных сотрудников Елены Абрамовой и Дмитрия Рупасова и аспирантов Натальи Каторовой и Полины Морозовой разработала новый анодный композиционный материал для калий-ионных аккумуляторов. Важное значение этих анодных материалов состоит в том, что в калий-ионных аккумуляторах нельзя использовать те же анодные материалы, что и для литий-ионных систем. «Поводом для новой разработки послужил тот факт, что ионные радиусы у лития и калия существенно отличаются, поэтому материалы, пригодные для интеркаляции лития, не подходят для ионов калия. Аноды на основе неграфитизируемого углерода могут хорошо работать с калием в силу сложной развитой структуры. Еще одно преимущество такого анода состоит в том, что его довольно легко синтезировать», – рассказывает аспирант Полина Морозова.

Углеродные нанотрубки обладают чрезвычайно высокой электронной проводимостью, что крайне важно для обеспечения быстрой и надежной работы аккумуляторов, поэтому для получения качественного анода авторы решили использовать сочетание углеродных нанотрубок с твердым углеродом. В результате удалось не только добиться повышения кулоновской эффективности анода, т.е. отношения отданных аккумулятором ампер-часов (емкости аккумулятора) к ампер-часам, полученным им от зарядного устройства за один цикл зарядки, но и подтвердить целесообразность дальнейших исследований предложенного состава анода.

«Это изобретение поможет в разработке калий-ионных аккумуляторов. Такие аноды можно сочетать с катодными материалами и подходящими электролитами, а затем использовать в производстве калий-ионных аккумуляторов для систем стационарного хранения энергии», – отметила Полина Морозова.