Аккумуляторный прорыв. В США показали батарею нового типа

4 июня 2020, 11:42

Исследователи создали одну из лучших натрий-ионных батарей, которая содержит столько же энергии, сколько привычная нам литий-ионная.

Более того, она работает так же, как некоторые коммерческие литий-ионные батареи. По словам команды из Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли, это «серьезная разработка» в области исследований натриево-ионных батарей.

Видео дня

«Основная проблема заключается в том, чтобы батарея имела как высокую плотность энергии, так и длительный срок службы», — говорит инженер по материалам Джунхуа Сонг из Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли.

В настоящее время литий-ионные аккумуляторы имеют преимущество перед ионно-натриевыми: они работают дольше и содержат больше энергии. Одна из причин заключается в том, что большое количество потенциальных материалов, используемых для катода — той части батареи, которая принимает текущие электроны, — приводит к разрушительному накоплению неактивных кристаллов натрия, что в конечном итоге приводит к гибели при передаче энергии.

Чтобы обойти это, ученые специально сконструировали слоистый металлоксидный катод и разработали жидкий электролит, который содержал дополнительные ионы натрия. Это привело к более соленой смеси внутри батареи, лучшему взаимодействию с катодом и отсутствию сбора кристаллов натрия.

В течение 1000 циклов новая Na-ионная батарея все еще сохраняет более 80 процентов своего заряда — этого пока недостаточно, чтобы пробиться в ваш смартфон, но это огромный шаг вперед для альтернативной технологии батарей, которая обещает больше достижения в будущем.

«Наше исследование выявило существенную корреляцию между эволюцией катодной структуры и взаимодействием поверхности с электролитом. Это лучшие результаты, когда-либо сообщавшиеся для натрий-ионной батареи со слоистым катодом, показывающие, что это жизнеспособная технология, сравнимая с литий-ионной батареей», — говорит материаловед Юэ Лин из Университета штата Вашингтон (WSU).

Несмотря на то, что в настоящее время литий-ион доминирует на рынке телефонов, ноутбуков и электромобилей, у него есть свои слабые стороны — не в последнюю очередь дорогие источники лития. Но, если нам понадобится больше таких батарей, нужно будет иметь альтернативу.

«Эта работа прокладывает путь к практическим натриево-ионным батареям, и фундаментальное понимание, которое мы получили о катодно-электролитном взаимодействии, проливает свет на то, как мы могли бы разрабатывать будущие безкобальтовые или низко-кобальтовые катодные материалы в натриево-ионных батареях, а также в других видах батарей», — подчеркнул Сонг.

В конце 2019 года НВ сообщал, что ученые из IBM Research разработали новую батарею, уникальные ингредиенты которой можно добывать из морской воды вместо добычи редких полезных ископаемых.

Такой аккумулятор дешевле существующих литий-ионных аналогов и заряжается быстрее, уверяют в IBM.

В качестве потенциального решения экологических проблем от аккумуляторов ученые из лаборатории батарей IBM Research разработали новую конструкцию, которая заменяет потребность в кобальте и никеле в катоде, а также использует новый жидкий электролит (материал в батарее, который помогает ионам перемещаться от одного конца к другой).

Химический состав материалов, из которых выполнены анод, катод и жидкий электролит, исследователи не раскрывают. Инженеры уверяют, что необходимые материалы могут быть получены из обыкновенной морской воды и то, что они значительно дешевле используемых в современных литий-ионных батареях.

Показать ещё новости
Радіо НВ
X