«Позолоченный» оксид графена станет основой калий-ионных аккумуляторов

Российские ученые разработали новый материал для калий-ионного аккумулятора, который может стать альтернативой другим аккумуляторам. Исследование, поддержанное грантом Российского научного фонда (РНФ), было опубликовано в журнале Chemical Communications.

Калий-ионные аккумуляторы представляют собой аналог литий-ионных аккумуляторов – основных источников энергии для мобильных устройств на протяжении последних 20 лет. Литий существенно поднялся в цене из-за того, что спрос на него сильно вырос, поэтому сейчас ведется поиск поиск более дешевых источников тока, в которых соединения лития заменяются на содержащие натрий, калий, магний и другие вещества.

В основе работы и калий-ионного аккумулятора, и литий-ионного аккумулятора лежит одинаковый прицнип. Они состоят из электрода, анода и катода, помещенных в корпус, заполненный пористым сепаратором из полипропилена и полиэтилена. Сепаратор пропитан электролитом (раствором соли), и электрический ток возникает, когда ионы лития или калия движутся из материала анода через электролит в материал катода. Когда в аноде не остается ионов вещества, аккумулятор полностью разряжается. Во время зарядки при подключении внешнего источника электропитания происходит обратный процесс. Основное различие ионных аккумуляторов состоит в электродных материалах и протекающих в ходе цикла электрохимических реакций.

Ученые из Института общей и неорганической химии имени Н.С. Курнакова РАН в сотрудничестве с австралийскими и израильскими исследователями разработали и исследовали новый материал для калий-ионного аккумулятора. В качестве анода в калий-ионном аккумуляторе авторы работы использовали восстановленный оксид графена и диоксид олова. По словам Петра Приходченко, доктора химических наук, на поверхность листочков восстановленного оксида графена было нанесено покрытие из наноразмерных кристаллов дисульфида олова. «Дисульфид олова SnS2 — это то самое вещество, которое используется в качестве основы для краски, имитирующей позолоту. Получается, что мы покрасили золотой краской листочки графена, толщина которых один-два нанометра, а длина и ширина — около одного микрона», – поделился исследователь.

Калий-ионный аккумулятор в ближайшие годы вряд ли будет применяться повсеместно, однако в перспективе на основе соединений калия можно реализовать более мощные аккумуляторы по сравнению с натриевыми аналогами.