Діджитал

Натрій-іонні акумулятори точно замінять літієві: вчені знають, як їх поліпшити

Дослідники з Канади змогли зрозуміти, що саме впливає на нестабільність елементів натрій-іонної батареї, і тепер ці недоліки можна буде усунути.

Команда з Університету Макгілла (Канада) нещодавно розробила метод, що дає змогу замінити літій в акумуляторах на натрій. Про нову розробку розповіло видання Еnvironment energy leader.

Натрій-іонний акумулятор на 30% легший за свій літій-іонний аналог, що потенційно дає значні переваги для портативної електроніки та електромобілів, де вага є вирішальним чинником. Однак запаси літію обмежені. Саме з цієї причини дослідники активно шукають альтернативні матеріали для виробництва акумуляторів. Такою альтернативою може стати натрій.

Основна перешкода під час використання натрію для батарей полягає в нестабільності матеріалу катода під впливом повітря. Це створює серйозну проблему для переоснащення наявних виробничих потужностей, які нині виробляють літій-іонні енергосховища. Натрій реагує з вуглекислим газом і водяною парою в повітрі, утворюючи карбонат натрію та інші побічні продукти. Вода може проникнути в матеріал, перетворивши його на структуру, непридатну для використання в батареях. Однак учені вирішили цю проблему, перевіривши вплив 52 різних елементів на стабільність натрій-іонної батареї.

Дослідники змогли визначити, які елементи ефективно підтримують стабільність батареї під час використання разом з натрієм. Для опрацювання величезної кількості згенерованих даних, які включали безліч взаємопов'язаних змінних, вдалися до алгоритмів машинного навчання. Потужний ШІ-інструмент допоміг раціоналізувати великі обсяги інформації, відокремивши змінні та створивши складні функції, що враховують усі конкуруючі параметри. Отже, стало зрозуміло, які матеріали дійсно впливають на продуктивність, а які — ні.

Хоча натрій-іонні батареї мають хороші перспективи, їм ще належить пройти довгий шлях, перш ніж вони повністю витіснять літій-іонні, особливо в електромобілях. Літієві акумулятори з'явилися в результаті більш ніж 40-річних досліджень і розробок, встановивши високу планку для альтернатив. Проте канадські вчені з оптимізмом дивляться на досягнутий прогрес і підкреслюють прагнення до подальшого вдосконалення цих матеріалів.

Раніше ми писали про те, що тонкоплівкова батарея BTRY зарядить будь-який гаджет за 1 хвилину. Особлива конструкція дає змогу акумулятору BTRY витримувати екстремальні температури і не перегріватися.