Дешевый земельный элемент сделает новую батарейную технологию промышленно выгодной
Специалисты Университета Пердью совершили прорыв в развитии натрий-ионных батарей. Порошковая версия материала решила проблему потери ионов и позволила устройству хорошо держать заряд.
Литий, основной компонент современных ионных аккумуляторов, является редким металлом, добываемым в горах Южной Америки. Альтернативой ему может стать более доступный и дешевый натрий, сообщает eurekalert.org. Ученые давно пытаются сделать батареи на его основе такими же функциональными, как и литий-ионными. Хотя им удалось взять под контроль склонность натрия к возгоранию при контакте с водой (даже влагой в воздухе), нерешенной осталась проблема потери ионов после нескольких циклов зарядки. Исследователи из Университета Пердью справились с этой задачей.
«Добавление порошкообразного натрия в процессе обработки электродов требует лишь небольшого изменения в процессе изготовления аккумулятора, — сказал адъюнкт-профессор Вилас Пол. – Это – потенциальный путь к прогрессированию технологии натрий-ионных батарей в промышленности».
Выводы проекта представлены в Journal of Power Sources.
Хотя они будут тяжелее литиевых, ученые продолжают разрабатывать натриевые аккумуляторы из-за их способности обеспечить более дешевое хранение энергии от крупных солнечных и ветряных электростанций. Проблема в том, что ионы элемента при первых циклах зарядки прилипают к углеродному аноду батареи и не хотят переходить на катод. Они встраиваются в структуру, называемую промежуточной фазой твердого электролита.
«Обычно такая среда помогает защитить углеродные частицы от аккумуляторной кислоты, — сказал Пол. – Но слишком большая граница поглощает ионы, необходимые для зарядки».
Исследователи предложили использовать порошок натрия. Так батарея получает достаточно элемента для защиты углерода, а структура фазы твердого электролита на ведет к поглощению ионов. Ученые минимизировали контакт натрия с влагой, производя порошок в перчаточной камере, заполненной аргоном. Для плавления материала использовался ультразвук. Получившаяся жидкость затем охлаждалась и погружалась в гексановый раствор для равномерного распределения частиц порошка.
Всего несколько капель получившейся взвеси на анод или катод при изготовлении повышали стабильность перезарядки батарей при более высоких мощностях – минимальные требования к функциональному аккумулятору.
