Группа российских ученых из Сахалинского государственного университета, Дальневосточного федерального университета и Кольского научного центра РАН сообщила о значимом прорыве в исследованиях альтернативных источников энергии. Коллектив под руководством Олега Шичалина сумел создать инновационный метод синтеза феррита цинка, открывающий перспективы для производства твердотельных батарей нового поколения. Это решение способно изменить мировой рынок аккумуляторов, предоставив более безопасные, экологичные и экономически выгодные технологии для самых разных областей, включая медицину и транспорт.
Синтез феррита цинка: просто, доступно и перспективно
В центре исследований лежал золь-гель метод, признанный одним из наиболее удобных и пригодных для масштабного использования способов получения феррита цинка. Специалисты выяснили, что этот материал становится отличной основой для катодов твердотельных батарей. Опытным путем было подтверждено, что феррит цинка демонстрирует проводимость, превышающую ожидания и теоретические прогнозы.
Ключевая цель ученых — найти замену литиевым аккумуляторам, поскольку литий обладает рядом недостатков: ограниченные природные запасы, высокая стоимость, токсичность и пожароопасность электролита. В то же время твердотельные батареи с катодом из феррита цинка обещают значительно большую безопасность, при сохранении высокого эксплуатационного ресурса.
Преимущества новых твердотельных батарей
Руководитель проекта Олег Шичалин подчеркивает, что несмотря на потенциально меньшую емкость по сравнению с литиевыми аналогами, батареи на основе феррита цинка обладают рядом уникальных достоинств. Прежде всего, речь идет о безопасности использования, в том числе — для медицинских применений. Такие батареи можно использовать как энергоисточник для вживляемых медицинских устройств, исключая риск токсического воздействия на организм и минимизируя вероятность возгорания. Это открывает двери для создания нового поколения медицинской техники, основанной на принципах биосовместимости и надежности работы.
Ученые совместно с медицинским центром разрабатывают прототипы, пригодные для дальнейших испытаний, в том числе — на биологических объектах. Подобные испытания ожидаются после сборки и лабораторной проверки функциональности первых опытных образцов.
Инновации в технологиях производства: керамика и плазменное спекание
Разработка новейших батарей не ограничивается лабораторным синтезом катодного материала. Специалисты также работают над созданием керамического сепаратора и анода на основе цинка. В качестве современной и эффективной технологии сборки конструкции применяется искровое плазменное спекание. Этот передовой метод широко используется командами, занимающимися твердотельными источниками питания по всему миру, и гарантирует прочность, компактность и однородность полученной батареи.
Успешная сборка такого источника питания позволит оценить его электрохимические характеристики и проведет к дальнейшему внедрению новых аккумуляторов в различные сферы применения.
Планы на будущее: перспективы внедрения и масштабирования
Российские ученые уверены — уже к концу 2026 года первая испытанная модель батареи на основе феррита цинка будет готова. Проект активно развивается при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ, а также с возможным привлечением промышленных партнеров. В перспективе это даст старт массовому производству инновационных аккумуляторов, пригодных для портативной электроники, электромобилей и даже сложных медицинских приборов.
Открытие, совершенное под руководством Олега Шичалина и при активном участии коллективов Сахалинского государственного университета, ДВФУ и Кольского научного центра РАН, вдохновляет своим потенциалом изменить энергетическую отрасль. Уникальные свойства феррита цинка обещают сделать твердотельные батареи более доступными, экологичными и безопасными для человека и природы.
В условиях растущих требований к надежности и сокращению воздействия на окружающую среду отечественная научная школа уверенно демонстрирует решения мирового уровня, закладывая основу для энергобезопасного будущего.
Материал подготовлен при участии Министерства науки и высшего образования Российской Федерации.
Источник: scientificrussia.ru
