Конусная батарея на основе натрия может изменить мир навсегда: что придумали ученые

Об этом пишет издание interestingengineering.com.

Исследователи продемонстрировали более дешевую технологию батарей, которая может заменить литий. Инновационное решение использует уникальные углеродные материалы — крошечные конусы и диски — с чистой графитовой структурой для воздействия на технологии электрохимического хранения энергии.

Натрий и калий — альтернативы литию

В течение многих лет ученые знали, что натрий и калий являются альтернативами литию. Но проблема заключалась в поиске материалов анода на основе углерода, которые могут эффективно хранить их более крупные ионы.

Исследователи подчеркнули, что во время лабораторных испытаний углеродные конусы и диски сохраняли около 230 миллиампер-часов заряда на грамм (мАч/г) с использованием ионов натрия, и они все еще сохраняли 151 мАч/г даже после 2000 циклов быстрой зарядки. Они также хорошо работали с калий-ионными аккумуляторами, но производительность была не такой высокой, как с натрием.

Стоит отметить, что традиционные литий-ионные аккумуляторы используют графит в качестве анодного материала. Однако та же структура графита не справляется, когда дело касается натрия или калия. Их атомы просто слишком велики, а взаимодействия слишком сложны, чтобы скользить в плотно упакованные слои графита и из них.

Но команда нашла обходной путь, переосмыслив форму углерода на микроскопическом уровне. Ученые обнаружили, что конусные и дисковые структуры предлагают кривизну и расстояние, которые приветствуют ионы натрия и калия без необходимости химического легирования (процесс намеренного добавления небольших количеств определенных атомов или молекул для изменения его свойств) или других искусственных модификаций.

"Мы считаем, что это открытие делает возможным проектирование анодов аккумуляторов. Вместо того чтобы менять химию, мы меняем форму", — сказали разработчики.

Исследователи утверждают, что эта технология не только прокладывает путь к более доступным натрий-ионным батареям, но и снижает зависимость от лития, который становится все более дорогим и геополитически сложным для получения. И поскольку конусный/дисковый углерод может быть синтезирован из побочных продуктов нефтегазовой промышленности, он представляет собой более устойчивый путь для производства анодов для батарей.