Поделиться
Российские ученые предложили использовать в аккумуляторах нового поколения борные нанотрубки вместо графита
В Саратовском университете разработали уникальный метод расчета параметров атомной решетки. С его помощью ученым удалось определить свойства борных нанотрубок, электропроводность которых оказались в десятки раз лучше углеродных аналогов.
Энергоэффективность борных нанотрубок
В Саратовском национальном исследовательском государственном университете им. Н. Г. Чернышевского (СГУ) с помощью уникального метода собственной разработки рассчитали свойства борных нанотрубок и выяснили, что их электропроводность в 26 раз превышает показатели углеродных аналогов того же диаметра. Об этом вуз сообщил на своем сайте.
Использование борных нанотрубок в качестве проводников, по словам ученых, поможет преодолеть проблему перегрева современных процессоров и стать основой для процессоров нового поколения с повышенной энергоэффективностью. Открытие позволит также создавать более компактные зарядные устройства без потери мощности.
Уникальный метод расчета параметров атомной решетки
Физики создали метод расчетов метрических параметров атомной решетки с новым набор параметров для атомов бора. Он оказался в 10,7 раз точнее существующих методик. Погрешность составила всего 1,69% по сравнению с эталонным методом.
«Наша параметризация точно определяет геометрические параметры борофенов и борных нанотрубок и хорошо учитывает их электронное строение», — сказал Д.А. Колосов, руководитель исследования, доцент кафедры радиотехники и электродинамики Института физики СГУ.
В ходе исследования выяснилось также, что с увеличением диаметра однослойной трубки ее электропроводность существенно возрастает.
Физики продолжат работу. Сейчас они изучают влияния различных дефектов на проводимость нанотрубок. В дальнейшем планируется изучить возможность применения борных нанотрубок в металл-ионных аккумуляторах (например, литий-ионных, натрий-ионных) и определить, насколько эффективно этот материал может работать в качестве анода, что потенциально может привести к созданию батарей с улучшенными характеристиками.
Возможный дефицит графита
Основной материал, который используется сегодня в качестве анода в металл-ионных аккумуляторах, — это графит. У него есть несколько недостатков: небольшая емкость ограничивает время работы телефонов, компьютеров и другой техники, а еще он дорогой — для его производства нужно обжигать исходный материал при температуре около 3000 градусов Цельсия.
Кроме того, производители аккумуляторов ожидали возникновения дефицита графита, из-за санкций Китая, как писал CNews в ноябре 2023 г., и искали новых поставщиков.
В ответ на введенные США ограничения на поставки в КНР оборудования для выпуска микросхем Китай решил ударить по мировой индустрии производства аккумуляторов, ограничив поставки графита. Введенные в стране с 1 декабря 2023 г. новые правила обязывают все до единой компании, занимающиеся экспортом графита из КНР, получать специальную лицензию властей на осуществление этого вида деятельности.
По итогам 2022 г. усилиями всех стран, занимающихся производством графита, суммарный объем выпуска этого материала составил 1,3 млн тонн (статистика Геологической службы США). Это на 15% больше в сравнении с показателями 2021 г. и причина тому — рост популярности электромобилей. 70% этого объема обеспечил Китай.
Короткая ссылка
