Замена литиевым батареям станет лучше: ученые исправят главную проблему натриевых АКБ (видео)
Китайские ученые обнаружили причину быстрой деградации натрий-ионных аккумуляторов — так называемую кислородную ловушку. Это открытие дает ключ к созданию более стабильных и долговечных элементов, способных конкурировать с литий-ионными.
Натрий-ионные батареи — одна из самых перспективных альтернатив литию, поскольку они дешевле и безопаснее. Однако их широкому внедрению мешала проблема быстрой потери емкости и снижения рабочего напряжения. Теперь ученые поняли, почему это происходит, и как с этим бороться, пишет Gadgets360.
Исследователи из Восточно-китайского педагогического университета выяснили, что натриевые катоды страдают от взаимодействия с кислородом. В процессе работы батареи он образует нестабильные молекулы, которые попадают внутрь катода, вызывая его деградацию.
Ученые с помощью метода электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) смогли в реальном времени отследить, как молекулы кислорода накапливаются в структуре катода во время циклов зарядки-разрядки. Оказалось, что в катодах с высоким содержанием натрия слишком маленькое расстояние между слоями, и кислород не может свободно покинуть структуру. Он "застревает" внутри, вызывая разрушение материала и, как следствие, падение напряжения и емкости.
До сих пор точный механизм деградации был не до конца понятен. Теперь же инженеры могут целенаправленно с ним бороться. Стало ясно, что для создания долговечных натриевых батарей необходимо проектировать катоды с более широким межслоевым пространством. Это позволит молекулам кислорода свободно перемещаться, предотвращая деградацию.
Устранение этой проблемы потенциально позволит создавать натрий-ионные аккумуляторы, которые будут сохранять свою емкость и производительность на протяжении тысяч циклов. Таким образом, открытие значительно ускоряет их разработку и коммерциализацию. Они будут применяться в электрокарах, системах хранения энергии и прочих крупномасштабных проектах.
Раньше Фокус писал, что литиевые аккумуляторы станут в разы дешевле и лучше. Литиевые батареи без кобальта уже находятся в разработке. Технология обещает объединить в себе лучшие качества разных типов АКБ: высокую плотность энергии от NMC, низкую стоимость и безопасность от LFP.