Натрій-іонні батареї вийшли на новий рівень: допоміг один несподіваний компонент

Високу ефективність вдалося зберегти завдяки новому аноду на основі олова, повідомляє interestingengineering.com. Метод розробили дослідники з Каліфорнійського університету в Сан-Дієго (США).

У результаті вийшла проста, але потужна конструкція, яка забезпечує рекордну продуктивність і досягає 178 Вт/год на кілограм і 417 Вт/год на літр в елементах повного пакета. За словами самих фахівців, це відкриває шлях до нових можливостей систем зберігання енергії наступного покоління.

Натрій-іонні батареї — проблема і рішення

Перевага натрій-іонних акумуляторів у тому, що натрій дешевший і доступніший за літій. Але розвиток цієї технології гальмувала обмежена щільність енергії натрій-іонних батарей. Це пов'язано з тим, що анод — негативний електрод, що накопичує і віддає заряд, — визначає загальну енергію, яку може зберігати акумулятор.

У традиційних натрій-іонних акумуляторах використовуються тверді вугільні аноди, які зазвичай зберігають близько 300 міліампер-годин на грам заряду. Це значно нижче, ніж у літій-іонних систем. Щоб подолати це обмеження, дослідники застосували олово — метал, який утворює високоємні сплави Na-Sn, здатні зберігати майже втричі більше заряду.

Дослідження показують, що олов'яні аноди можуть забезпечувати ємність близько 847 міліампер-годин на грам заряду. При цьому на практиці вони можуть стикатися з серйозними проблемами — наприклад, із сильним розширенням об'єму і поганою сумісністю з електролітом, а це призводить до швидкої деградації.

Але вченим вдалося домогтися стабільного циклу, зробивши напрочуд мало змін. Вони використовували майже чистий олов'яний електрод, що складається з 99,5% олова, 0,25% одношарових вуглецевих нанотрубок (SWCNT) і 0,25% сполучної речовини (CMC). Таким чином вийшла структура, яка зберігає високу провідність і механічну стабільність.

Вчені вважають, що олов'яні аноди можуть вивести натрій-іонні акумулятори на абсолютно новий рівень.

Раніше стало відомо, що акумулятори для електрокарів стануть "невбиваними". Вони витримуватимуть тисячі циклів перезарядки, майже не втрачаючи в ємності.