Акумулятори подешевшають у рази: твердотільні натрієві батареї замінять літієві аналоги

Вчені створили повністю твердотільні натрієві акумулятори, що зберігають продуктивність навіть в умовах негативних температур.

Натрій — недорога, поширена і менш руйнівна для навколишнього середовища альтернатива. Однак проблема в тому, що повністю твердотільні акумулятори погано працюють за кімнатної температури. Щоб вирішити це завдання, дослідники нагріли метастабільну форму гідридоборату натрію до точки початку кристалізації, а потім швидко охолодили її для кінетичної стабілізації кристалічної структури.

Робота групи з Каліфорнійського університету в Сан-Дієго показує, що швидке охолодження з режиму кристалізації кінетично блокує орторомбічну фазу з високою рухливістю Na+. У поєднанні з катодом на основі хлоридного твердого електроліту ця метастабільна фаза дає змогу створювати товсті композитні катоди з високою площею навантаження, що зберігають свої характеристики аж до негативних температур.

Цей підхід сприяє обробці високопродуктивних твердих електролітів. Отримана метастабільна структура гідридоборату натрію має дуже високу іонну провідність. Поєднання цієї структури з катодом типу O3, покритим твердим електролітом на основі хлориду, дає змогу створювати товсті катоди з високою площею заряду, що значно перевершує попередні натрієві акумулятори. Що товстіший катод, то вищою є теоретична щільність енергії акумулятора — кількість енергії, що утримується на певній площі.

Поточні дослідження просувають натрій як життєздатну альтернативу для акумуляторів, що є важливим кроком у боротьбі зі шкідливим впливом літію на навколишнє середовище, йдеться в матеріалі.

Раніше ми писали, що цинкові акумулятори обійшли літієві та працюють на 93% краще. Дослідники з Університету Аделаїди (Австралія) використовували рідину на водній основі, щоб зробити акумулятори негорючими.