QAZAQ GREEN. Исследователи Стэнфордского университета и Национальной ускорительной лаборатории SLAC совершили прорыв в области накопления энергии, создав железосодержащий материал, способный запасать и отдавать значительно больше энергии, чем считалось возможным ранее, сообщает Stanford Report.

Впервые удалось добиться, чтобы железо в составе катодного материала многократно принимало и отдавало пять электронов вместо привычных двух или трёх. Открытие, опубликованное в журнале Nature Materials, открывает путь к разработке новых аккумуляторов, а также технологий магнитной левитации и магнитно-резонансной томографии.

Международная команда под руководством аспирантов Стэнфорда Хари Рамачандрана, Эдварда Му и Эдера Ломели объединила 23 учёных из университетов и национальных лабораторий США, Японии и Южной Кореи.

Железо рассматривается как перспективная альтернатива дорогим и дефицитным кобальту и никелю, используемым в литий-ионных аккумуляторах. До сих пор основным ограничением железосодержащих катодов было низкое рабочее напряжение. Новый материал, состоящий из лития, железа, сурьмы и кислорода (LFSO), сохраняет стабильность структуры при более высоком напряжении и обеспечивает большую ёмкость.

Ключевым стало создание наночастиц диаметром всего несколько сотен нанометров, что позволило избежать разрушения кристаллической решётки при циклических зарядках. Исследования с использованием рентгеновских и нейтронных пучков в ведущих лабораториях США подтвердили возможность устойчивого обмена пятью электронами.

Помимо аккумуляторов, разработка может найти применение в медицинской визуализации, магнитной левитации и даже в области сверхпроводимости.

По словам профессора Уильяма Чуэ, одного из научных руководителей проекта, получены «убедительные доказательства окисления железа свыше трёх электронов — уровня, который ранее считался недостижимым». Учёные продолжают работу над оптимизацией состава материала и поиском замены дорогостоящей сурьмы более доступными элементами для промышленного применения.