Исследователи разрабатывают жизнеспособную натриевую батарею

Ученые Университета штата Вашингтон (WSU) и Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (PNNL) создали натриево-ионную батарею, которая содержит столько же энергии и работает как литий-ионная батарея, а также некоторые коммерческие химикаты для литий-ионных батарей, что делает потенциально жизнеспособной технологию батареи из обильных и дешевых материалов.

Команда сообщает об одном из лучших на сегодняшний день результатов для натриево-ионной батареи. Она способна обеспечить емкость, схожую с некоторыми литий-ионными батареями, и успешно перезаряжаться, сохраняя более 80 % своего заряда после 1000 циклов. Исследования под руководством Юэхэ Линь, профессора Школы механики и материаловедения WSU, и Сяолиня Ли, старшего научного сотрудника PNNL, опубликованы в журнале "ACS Energy Letters".

Ученые создали натриево-ионную батарею

"Это крупное событие для натриево-ионных батарей", - сказал доктор Имре Гюк, директор по хранению энергии в Управлении Энергетики Департамента Энергетики, который поддержал эту работу в PNNL. "Существует большой интерес к возможности замены литий-ионных батарей на натриево-ионные во многих областях применения".

Подписывайтесь на наш youtube канал!

Литий-ионные аккумуляторы повсеместно используются во многих областях, таких как мобильные телефоны, ноутбуки и электромобили. Но они сделаны из таких материалов, как кобальт и литий, которые являются редкими, дорогими и встречаются в основном за пределами США. По мере роста спроса на электромобили и хранение электричества эти материалы будут становиться все более сложными и, возможно, более дорогими. Батареи на основе лития также будут проблематичными в удовлетворении огромного растущего спроса на хранение энергии в электросетях.

С другой стороны, натриево-ионные батареи, изготовленные из дешевого, обильного и устойчивого натрия из земных океанов или земной коры, могут стать хорошим кандидатом для крупномасштабного хранения энергии. К сожалению, в них не содержится столько энергии, сколько в литиевых батареях.

Кроме того, они с трудом перезаряжаются, как это было бы необходимо для эффективного хранения энергии. Ключевой проблемой для некоторых наиболее перспективных катодных материалов является то, что на поверхности катода образуется слой неактивных кристаллов натрия, останавливающий поток ионов натрия и, как следствие, убивающий батарею.

"Основная проблема заключается в том, что батарея должна иметь как высокую плотность энергии, так и хороший срок службы", - сказал Джунхуа Сонг, ведущий автор статьи и аспирант МГУ, который в настоящее время работает в Национальной лаборатории Лоуренса Беркли.

В рамках работы группа исследователей создала слоистый катод оксида металла и жидкий электролит, включающий дополнительные ионы натрия, создав более соленый суп, который лучше взаимодействует с их катодом. Конструкция катода и системы электролитов позволила непрерывно перемещать ионы натрия, предотвращая образование неактивных поверхностных кристаллов и позволяя беспрепятственно вырабатывать электроэнергию.

"Наше исследование выявило существенную корреляцию между эволюцией катодной структуры и поверхностным взаимодействием с электролитом", - сказала Лин. "Это лучшие результаты за всю историю существования натриево-ионной батареи с многослойным катодом, показывающие, что это жизнеспособная технология, которая может быть сравнима с литий-ионными батареями".

В настоящее время исследователи работают над тем, чтобы лучше понять важное взаимодействие между их электролитом и катодом, поэтому они могут работать с различными материалами для улучшения конструкции батареи. Они также хотят спроектировать батарею, в которой не используется кобальт, другой относительно дорогой и редкий металл.

"Эта работа прокладывает путь к практическим натриево-ионным батареям, и фундаментальные знания, которые мы получили о взаимодействии катода и электролита, проливают свет на то, как мы можем разрабатывать в будущем материалы с низким содержанием кобальта или вообще без кобальта в натриево-ионных батареях, а также в других типах химических веществ для батарей", - сказал Сонг. "Если мы сможем найти жизнеспособные альтернативы литиевым и кобальтовым батареям, натриево-ионная батарея действительно сможет конкурировать с литий-ионными батареями. И это изменит ситуацию", - добавил он. опубликовано econet.ru по материалам sciencenews.org

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet