Створено першу у світі "тверду" батарею без анода: дешева, потужна і швидко заряджається

Науковці з Прітцкерівської лабораторії зберігання і перетворення енергії в Чикаго (США) розробили першу у світі безанодну твердотільну натрієву батарею для електромобілів та енергосистем. Про це повідомляє видання Techxplore.

Дослідникам вдалося в одному пристрої об'єднати три критерії, чого раніше нікому не вдавалося. У результаті вони отримали натрієві твердотільні безанодні акумулятори. А все завдяки новій архітектурі, яка дає змогу витримувати кілька сотень циклів, залишаючись стабільною. Без анода і з недорогим натрієм замість літію цей новий тип батареї стане більш доступним і екологічно чистим у виробництві. Завдяки інноваційній твердотільній конструкції акумулятор також буде безпечним і потужним.

Дефіцит літію в поєднанні зі зростанням попиту на літій-іонні акумулятори для ноутбуків, телефонів та електромобілів призвів до стрімкого зростання цін на акумулятори. Саме тому дослідники шукають заміну цьому мінералу.

Щоб створити натрієву батарею зі щільністю енергії, як у літієвої, команді довелося винайти нову архітектуру. Традиційні батареї мають анод для зберігання іонів під час заряджання. Поки батарея працює, іони перетікають від анода через електроліт до катода, живлячи таким чином пристрої та електромобілі. Безанодні батареї зберігають іони шляхом електрохімічного осадження лужного металу безпосередньо на катоді. Цей підхід забезпечує більш високу напругу, більш низьку вартість і підвищену щільність енергії. Але є і проблеми.

У будь-якій безанодній батареї має бути хороший контакт між електролітом і катодом. Зазвичай це дуже легко зробити за допомогою рідкого електроліту, оскільки рідина може текти всюди і змочувати будь-яку поверхню. Твердий електроліт не може цього зробити. Однак рідкі електроліти створюють небажані накопичення і поступово споживають активні матеріали, що з часом знижує ККД батареї.

Команда застосувала інноваційний підхід: замість того, щоб використовувати електроліт, що оточує катод, вони створили катод, що оточує електроліт. Цей колектор струму складається з алюмінієвого порошку, твердої речовини, яка, однак, може "текти" подібно до рідини. Під час циклу складання батареї порошок ущільнили під високим тиском, утворюючи твердий катод, зберігаючи при цьому рідинний контакт з електролітом, що давало змогу здійснювати недорогу та високоефективну циклічну роботу.

Вчені впевнені, що їхню розробку можна буде комерціалізувати. Вони вже подали заявку на патент.

Раніше ми писали, що вчені знайшли дешеву речовину, здатну подвоїти щільність енергії батарей. Проточні окислювально-відновні батареї працюватимуть на основі віологенів, які вчені роблять зі звичайних вуглецю і кисню.