Натрій-сірчані батареї кращі за літій-іонні, то чому їх не використовують для зберігання енергії

Науковці з Фуцзяньського педагогічного університету (Китай) розробили двосольовий квазітвердий полімерний електроліт (DS-QSPE), який може популяризувати натрій-сірчані акумулятори, пише interestingengineering.com.

Дослідження показують, що натрій-сірчані (Na-S) акумулятори можуть коштувати дешевше, забезпечувати високу щільність енергії, бути легкими, витримувати високі температури та потенційно мати більш тривалий термін служби, ніж літій-іонні аналоги. Однак вони все ще не використовуються широко. Чому?

Конструкції батарей Na-S страждають від поганої провідності, низької ефективності та різних проблем безпеки. Основною причиною цих проблем є нестабільні інтерфейси електрод-електроліт. Наприклад, типовим електролітом, використовуваним у батареях Na-S, є розплавлений натрій-бета-алюмооксидний твердий електроліт (BASE). Цей електроліт не здатний запобігти утворенню натрієвих дендритів, загострених мікроскопічних структур, які викликають короткі замикання. Ба більше, BASE також не може обмежити активність полісульфіду натрію, побічного продукту, що утворюється в результаті реакції між натрієм і сіркою. Цей побічний продукт постійно переміщується між двома електродами, знижуючи продуктивність і ємність батареї (також званий ефектом переміщення полісульфіду).

Щоб подолати ці обмеження, команда Фуцзяньського педагогічного університету розробила DS-QSPE. Вони стверджують, що цей електроліт може "ефективно стабілізувати інтерфейси електрод/електроліт і пригнічує ефект полісульфідного човника в батареях Na-S за кімнатної температури".

DS-QSPE — це квазітвердий полімерний електроліт, що означає, що він поєднує в собі властивості як твердих, так і рідких електролітів. Такий електроліт зазвичай виготовляють шляхом включення рідкого електроліту в полімерну матрицю, внаслідок чого виходить гелеподібний або напівтвердий матеріал.

Коли вчені протестували DS-QSPE, він показав високу провідність і стабільні інтерфейси, а також видатні характеристики.

"DS-QSPE забезпечує високу ємність приблизно 327,4 мАг*г-1 (у розрахунку на масу SPAN) після 200 циклів за 0,2 А*г-1, зберігаючи 81,4% своєї початкової ємності. Ця продуктивність значно перевершує характеристики батарей, що використовують рідкі електроліти", — заявили автори дослідження.

Літій-іонні акумулятори чудово підходять для електромобілів та інших малих і середніх енергетичних рішень. Однак обмежена доступність літію, похмурі наслідки видобутку літію і використання важких металів (таких як нікель і кобальт) у літій-іонних акумуляторах змушують вчених шукати альтернативи.

За словами дослідників, світові потрібні акумулятори з потенціалом для стимулювання впровадження поновлюваних джерел енергії у великих масштабах, надаючи стабільні, ефективні та недорогі засоби зберігання енергії.

Натрій-сірчані акумулятори є одним з таких чудових варіантів, і новий електроліт може допомогти енергетичним компаніям реалізувати їхній потенціал.

Раніше ми писали, що що робити, якщо батарея iPhone перестала тримати заряд. Apple знайшла новий спосіб попереджати про зниження продуктивності батареї iPhone — як знайти це повідомлення і чому воно з'являється.