Ученые МГУ синтезировали новые минералоподобные фосфаты для создания аккумуляторов

Геологи и физики Московского университета с коллегами синтезировали новые фосфаты: в широких каналах кристалла, сходного структурой с природным минералом элленбергеритом, были заключены катионы никеля и натрия. Особенности строения делают разработанные материалы перспективными в качестве элементов батарей — это безопасная и дешевая альтернатива используемым литий-никелевым аккумуляторам. Результаты работы опубликованы в высокорейтинговом журнале Inorganic Chemistry.

Элленбергерит — силикатный минерал, в малых количествах входящий в состав метаморфических (то есть сильно преобразованных из материнской) пород. Он образуется при высоких давлениях (25-30 килобар) и 700-800°С, однако его фосфатные, арсенатные и ванадатные аналоги могут быть получены в лаборатории при более мягких гидротермальных условиях.

Сотрудники МГУ вместе с коллегами синтезировали новые минералоподобные фосфаты никеля и натрия, которые демонстрируют высокую термостабильность и необычные магнитные свойства при температурах порядка -213°С. Магнитное упорядочение обусловлено обменными взаимодействиями между атомами никеля, формирующими каркас. При нагреве в атмосфере аргона до высоких (около 800°С) температур новые фосфаты трансформируются в структуру, подобную другой минеральной фазе — саркопсиду.

Также авторы работы показали, что можно внедрить в широкие каналы гексагонального сечения катионы натрия, что делает минералоподобный фосфат ионопроводящей системой, однако насколько он будет эффективен в такой роли, еще предстоит выяснить. Исследователи надеются, что на основе их разработки получится создать катодный материал — безопасную и дешевую альтернативу широко применяемым сейчас литий-ионным аккумуляторам.