Китайські вчені виявили причину швидкої деградації натрій-іонних акумуляторів — так звану кисневу пастку. Це відкриття дає ключ до створення більш стабільних і довговічних елементів, здатних конкурувати з літій-іонними.
Натрій-іонні батареї — одна з найперспективніших альтернатив літію, оскільки вони дешевші та безпечніші. Однак їхньому широкому впровадженню заважала проблема швидкої втрати ємності та зниження робочої напруги. Тепер учені зрозуміли, чому це відбувається, і як із цим боротися, пише Gadgets360.
Яка причина деградації натрій-іонних акумуляторів?
Дослідники зі Східно-китайського педагогічного університету з’ясували, що натрієві катоди страждають від взаємодії з киснем. У процесі роботи батареї він утворює нестабільні молекули, які потрапляють всередину катода, викликаючи його деградацію.
Вчені за допомогою методу електронного парамагнітного резонансу (ЕПР) змогли в реальному часі відстежити, як молекули кисню накопичуються в структурі катода під час циклів зарядки-розрядки. Виявилося, що в катодах з високим вмістом натрію занадто маленька відстань між шарами, і кисень не може вільно покинути структуру. Він “застряє” всередині, спричиняючи руйнування матеріалу і, як наслідок, падіння напруги і ємності.
Які перспективи натрій-іонних акумуляторів?
Досі точний механізм деградації був не до кінця зрозумілий. Тепер же інженери можуть цілеспрямовано з ним боротися. Стало зрозуміло, що для створення довговічних натрієвих батарей необхідно проектувати катоди з ширшим міжшаровим простором. Це дасть змогу молекулам кисню вільно переміщатися, запобігаючи деградації.
Усунення цієї проблеми потенційно дасть змогу створювати натрій-іонні акумулятори, які зберігатимуть свою місткість і продуктивність протягом тисяч циклів. Таким чином, відкриття значно прискорює їх розробку і комерціалізацію. Вони будуть застосовуватися в електрокарах, системах зберігання енергії та інших великомасштабних проектах.
Раніше повідомлялося, що літієві акумулятори стануть у рази дешевшими і кращими. Літієві батареї без кобальту вже перебувають у розробці. Технологія обіцяє об’єднати в собі найкращі якості різних типів АКБ: високу щільність енергії від NMC, низьку вартість і безпеку від LFP.
