Натрий-ионные аккумуляторы обладают огромным потенциалом. Они энергоемкие, негорючие и хорошо работают при более низких температурах, а натрий дешев и доступен. Кроме того, натриевые батареи будут более экологически чистыми и даже менее дорогими, чем литий-ионные аккумуляторы, которые становятся все более дорогими. Производительность натрий-ионных аккумуляторов была ограничена из-за низкой долговечности, но это скоро изменится к лучшему.
Прорыв в натрий-ионных аккумуляторах
Исследовательская группа из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории Министерства энергетики США (PNNL) разработала натрий-ионный аккумулятор с значительно увеличенным сроком службы. Результаты, опубликованные в журнале Nature Energy, представляют многообещающий рецепт аккумулятора, который однажды сможет питать электромобили и хранить солнечную энергию.
Исследователи изменили ингредиенты, составляющие жидкое ядро батареи. Это изменение предотвращает проблемы с производительностью, которые мешали предыдущим натриевым батареям.
Ведущий автор PNNL Цзигуан (Джейсон) Чжан, новатор в области аккумуляторных технологий с более чем 23 запатентованными изобретениями в области технологий хранения энергии, сказал:
Здесь мы принципиально показали, что натрий-ионные аккумуляторы имеют потенциал стать долговечной и экологически чистой аккумуляторной технологией.
Правильная соль
Как поясняет PNNL, в аккумуляторах электролит — это циркулирующая «кровь», которая поддерживает поток энергии. Электролит образуется путем растворения солей в растворителях, в результате чего образуются заряженные ионы, которые текут между положительным и отрицательным электродами. Со временем электрохимические реакции, поддерживающие поток энергии, замедляются, и аккумулятор больше не может заряжаться. В нынешних натрий-ионных аккумуляторных технологиях этот процесс происходит гораздо быстрее, чем в литий-ионных аккумуляторах.
Команда PNNL решила эту проблему, заменив жидкий раствор и тип соли, протекающей через него, создав новый рецепт электролита.
Впервые ученые значительно увеличили количество циклов зарядки (300 или более) с минимальной потерей емкости (>90% сохранено) в батарее размером с монету в лабораторных испытаниях.
Как поясняет PNNL, текущий рецепт электролита для натрий-ионных аккумуляторов приводит к тому, что защитная пленка на отрицательном конце (аноде) со временем растворяется. Эта пленка имеет решающее значение, поскольку она позволяет проходить ионам натрия, сохраняя при этом срок службы батареи.
Технология, разработанная PNNL, работает путем стабилизации этой защитной пленки. Новый электролит также генерирует ультратонкий защитный слой на положительном полюсе (катоде), который способствует дополнительной стабильности всего устройства.
Негорючая технология
Новая разработанная PNNL натрий-ионная технология использует естественно огнегасящий раствор, который также нечувствителен к изменениям температуры и может работать при высоких напряжениях. Ключом к этой особенности является ультратонкий защитный слой, который образуется на аноде. Этот ультратонкий слой остается стабильным после формирования, обеспечивая долгий срок службы, о котором сообщается в исследовательской статье.
Натрий-ионная технология пока отстает от литиевой по энергоемкости. Но она по-прежнему имеет свои уникальные преимущества, такие как устойчивость к изменениям температуры, стабильность и длительный срок службы. Эти преимущества окажутся ценными для применения в некоторых легких электромобилях и даже для хранения энергии в энергосетях в будущем.
Фото: PNNL
Читайте также: CATL представляет первое поколение натрий-ионных аккумуляторов и пакет AB литий-натриевых батарей
UnderstandSolar — это бесплатный сервис, который связывает вас с лучшими установщиками солнечных батарей в вашем регионе для получения индивидуальных смет. Tesla теперь предлагает сравнение цен, поэтому важно искать лучшие предложения. Нажмите здесь, чтобы узнать больше и получить свои предложения. — *реклама*.