Совместная группа ученых из МГУ и Сколтеха провела сложную работу и точно выявила все процессы, которые лежат в основе работы наиболее перспективного нового класса химических элементов питания - натрий-ионных АКБ.
Эти новые батареи считаются наиболее перспективными и вот почему.
Почему ищут замену литий-ионным АКБ
Для начала хочу сказать пару слов, почему все так активно ищут замену для литий-ионных аккумуляторов. На данный момент литий-ионные АКБ используются практически повсеместно, начиная с самых маленьких гаджетов и заканчивая крупными электростанциями.
Потребность в аккумуляторах растет с каждым годом и вот здесь кроется главный минус литий-ионных батарей. Все дело в том, что запасы лития крайне ограничены и стоимость его добычи постоянно растет.
Именно по этой причине научные группы по всему миру ищут адекватную замену литию по стоимости и эффективности.
Одним из перспективных вариантов замены и является натрий-ионные батареи.
Что предложили ученые
Было принято решение использовать натрий. Ведь по распространению это шестой элемент на Земле, и соли натрия по стоимости в два раза ниже стоимости солей лития. Кроме этого химические свойства натрия схожи со свойствами лития.
Главной проблемой натрий-ионных батарей был анод. Как вы знаете, в литиевых батареях его производят из графита, но для натриевых батарей он абсолютно не подходит.
А все потому, что углеродные шестиугольники не соответствуют размерам катионов натрия и, следовательно, интеркаляции не происходит.
По факту единственно подходящим материалом для анода в натриевых батареях является так называемый "твердый углерод". Это есть не что иное как разупорядоченное формирование из изогнутых графитовых слоев.
Именно такой материал оказался способен аккумулировать такое количество натрия, которое сопоставимо с графитом в литиевой системе.
Вот только загвоздка состояла в том, что до сих пор никто точно не знал, как происходит процесс запасания натрия в твердом углероде. Проведенные научные испытания позволили установить, что основной заряд "твердый углерод" аккумулирует по интеркаляционному механизму.
Для справки. Интеркаляция - это обратимое встраивание ионов в межслоевое пространство внутри кристаллической решетки твердого вещества.
Так же, как отмечают ученые, им не только удалось понять принцип накопления, но также и научились создавать "твердый углерод" с емкостью от 300 мАч/г. А этот показатель нисколько не уступает графиту в литий-ионных АКБ
Эти данные вместе с новым предложенным способом производства новых анодов позволят существенно приблизить коммерческое использование новых типов АКБ. И, возможно, скоро мы увидим на прилавках магазинов достойных конкурентов литий-ионным АКБ.
Понравилась статья, тогда ставим палец вверх и обязательно подписываемся.
