Ученые предсказали новые ультрастабильные 2D-материалы для быстрой зарядки и долговечных аккумуляторов

Международная команда ученых предсказала новое семейство двумерных топологических теллуридных материалов, которые могут кардинально повысить производительность и стабильность будущих литий-ионных и натрий-ионных аккумуляторов.

Исследование, сочетающее передовое теоретическое моделирование с глобальным сотрудничеством, проводилось под руководством ученых из Тяньцзиньского университета в Китае. Его результаты были недавно опубликованы в журнале Advanced Science.

Материалы HfTiTe4, ZrTiTe4 и HfZrTe4 были идентифицированы с помощью расчетов из первых принципов — мощного вычислительного метода, который моделирует материалы на основе их атомных структур. Моделирование показало, что эти ультратонкие слои могут служить как анодами, так и матрицами для серных катодов, демонстрируя исключительную производительность при быстрой зарядке, стабильность и термостойкость.

«Наши результаты показывают, что двумерные теллуридные монослои обладают огромным потенциалом для питания аккумуляторов следующего поколения, которые заряжаются быстрее, имеют более высокую удельную емкость и служат дольше», — заявил Цзи Кэмэн, исследователь из Тяньцзиньского университета. «Они открывают новый путь к проектированию эффективных материалов для хранения энергии с помощью теоретических вычислений».

Исследование также показало, что теллуридные монослои сохраняют структурную и электронную стабильность при температурах до 227 градусов Цельсия, что поддерживает их использование в требовательных сценариях, таких как электромобили, промышленные накопители и портативная электроника, подвергающаяся интенсивным циклам работы или эксплуатации при высоких температурах.

Исследование проводилось в сотрудничестве с учеными из Шанхайского университета Цзяо Тун, Чжэцзянского университета, Университета Сан-Паулу, Гуандунского технологического института Технион, Калифорнийского университета в Ирвайне и Шэньчжэньского технологического университета.

ИИ: Это исследование особенно интересно, поскольку предлагает теоретическое решение одной из ключевых проблем современной энергетики — создания аккумуляторов, сочетающих высокую скорость зарядки с долговечностью. Если предсказанные материалы удастся синтезировать на практике, это может стать настоящим прорывом для электромобилей и портативной электроники уже в ближайшие годы.