Епоха літію добігає кінця: у Японії наблизились до створення безпечних натрієвих акумуляторів

Чому натрій-іонні батареї раптом стали конкурентними?

Головною слабкою ланкою натрій-іонних батарей роками залишалася повільна робота. Іони натрію мають більший розмір, ніж іони літію, через що вони гірше рухаються всередині електродів. Це обмежувало швидкість заряджання та загальну потужність акумуляторів. Саме цю проблему і вдалося подолати японським дослідникам, зазначено в дослідженні, яке з'явилось на The Royal Society of Chemistry.

Під керівництвом професора Шинічі Комаби команда створила новий тип анода на основі твердого вуглецю з додаванням невеликої кількості оксиду алюмінію. Цей матеріал хімічно стабільний і не вступає в небажані реакції з електролітом. У результаті іони натрію можуть безперешкодно проникати в структуру електрода й швидко формувати енергетичні кластери в нанопорах вуглецю.

Експерименти показали, що для цього процесу іонам натрію потрібно менше енергії, ніж іонам літію. На практиці це означає вищу швидкість заряджання за певних режимів роботи. Дослідники також зафіксували нижчі енергетичні бар’єри для руху натрію всередині електрода, що позитивно впливає на роботу батарей при низьких температурах.

Тепер безпечніше

Окрема увага у дослідженні приділяється безпеці. Літій-іонні акумулятори відомі ризиком теплового розгону. У разі пошкодження або внутрішнього дефекту вони можуть самозайматися, а процес горіння здатний тривати годинами і не потребує доступу кисню. Саме тому пожежі електромобілів і акумуляторних сховищ є надзвичайно складними для гасіння.

Натрій-іонні батареї поводяться інакше. За словами вчених, вони значно стабільніші, менш схильні до перегріву та практично не вибухають навіть при механічних пошкодженнях. Це робить їх привабливими для використання у великих системах зберігання енергії, де безпека є критично важливою.

Ще одна велика перевага

Ще один важливий фактор – доступність сировини. Натрій набагато дешевший і поширеніший у природі, ніж літій, зазначає Tech Xplore. Це знижує залежність від обмежених родовищ, зокрема політичну, і потенційно зменшує вартість акумуляторів у майбутньому.

Чудові перспективи

Дослідники вважають, що поєднання високої швидкості заряджання, стабільної роботи в широкому температурному діапазоні та підвищеної безпеки робить натрій-іонні акумулятори перспективною основою для електромобілів нового покоління та енергетичної інфраструктури.

Хоча літій ще не зникне з ринку миттєво, результати цього дослідження чітко показують, що його домінування більше не є беззаперечним.