Ученые добавили соль в аккумуляторы: смогут работать дольше и заряжаться быстрее

Новая конструкция натриевого аккумулятора преодолевает нестабильность при быстрой зарядке благодаря солевой подстройке, достигая скорости зарядки 10С и долговечности 500 циклов. Исследователи из Университета Линнань утверждают, что им удалось преодолеть ахиллесову пяту натриевых аккумуляторов: короткие замыкания и быструю потерю емкости при быстрой зарядке, пишет Advanced Energy Materials.

Повысив концентрацию соли в электролите, ученые заставили ионы натрия осаждаться более плавно и контролируемо. Это сделало элементы более безопасными, долговечными и значительно быстрее заряжаемыми. В лабораторных испытаниях безанодный натриевый аккумулятор достиг критической плотности тока более 20 мА·см² и поддерживал зарядный ток 10С, что составляет минуты, а не часы. Элементы сохраняли более 70% своей емкости после 500 циклов зарядки-разрядки.

Регулировка солевого баланса аккумулятора

Исследование показывает, как изменение кинетики осаждения — с диффузионно-контролируемой на контролируемую переносом заряда — предотвращает образование дендритов, которые обычно повреждают натриевые аккумуляторы.

Производство и транспортировка также более безопасны благодаря отсутствию металлического натрия при полной разрядке.

"Мировое общество в значительной степени зависит от электромобилей и электроники, однако ресурсы лития ограничены, дороги и неравномерно распределены, а процессы добычи наносят ущерб природе", — прокомментировали ученые. — "В нашей новой безанодной натриевой батарее литий заменен на натрий, более распространенный и доступный ресурс — натрий".

Натрий стоит менее одной десятой лития, широко распространен в морской воде и может снизить стоимость электромобилей и сетевых накопителей.

Перспективы натриевых батарей

Результаты знаменуют собой один из самых очевидных прорывов в области натриевых элементов. Однако до их масштабирования для электромобилей или возобновляемых накопителей энергии еще предстоит преодолеть некоторые трудности. Для достижения уровня литий-ионных элементов необходимо увеличить срок службы вдвое или втрое, а высококонцентрированные электролиты могут быть дорогими и менее электропроводными.

Еще одним препятствием является плотность энергии: натрий все еще уступает литию по количеству энергии, которое он сохраняет на килограмм.

Тем не менее, работа отличается своей простотой. Вместо дорогостоящих материалов или сложных покрытий исследователи использовали химию электролитов для повышения производительности. Это может облегчить перенос результатов с лабораторных элементов на более крупные прототипы.

Эта технология потенциально может способствовать созданию более экологичных и доступных решений для мобильности, одновременно снижая зависимость от импорта лития.