Разработчики из Университета Лимерика (Ирландия) представили первую в мире полноценную «двухкатионную» батарею, способную одновременно использовать ионы натрия, и ионы лития — идея, призванная объединить преимущества обеих химий и устранить их слабые стороны.
Обычные натрий-ионные батареи уже давно воспринимаются как более доступная и экологичная альтернатива литий-ионным: натрий в природе распространён шире, он дешевле, но его энергетическая плотность и стабильность уступают литий-ионным системам. Новый подход предполагает, что натрий остаётся «основным игроком», а литий исполняет роль «усилителя ёмкости».
По версии авторов, в их системе литий и натрий работают совместно: литий действует словно внутренний «бустер», позволяя существенно повысить плотность энергии и общую ёмкость батареи, при этом сохраняя долгосрочную устойчивость и способность выдерживать многократные циклы заряда-разряда.
Ассоциированный профессор Хью Гиней, одно из руководящих лиц проекта, отметил, что «впервые мы показали, что натрий-ионные батареи могут быть «суперзаряжены», если сочетать натрий и литий в натрий-доминантном двойном электролите».
Постдоктор Сайед Абдул Ахад, который провёл экспериментальную работу под руководством Гинея, пояснил, что введение двух катионов — лития и натрия — фактически удваивает ёмкость батареи, которая иначе была бы ниже в типичной натрий-ионной конструкции.
По данным ученых, новая батарея выдерживает до 1000 циклов заряда-разряда, что делает её потенциально пригодной для приложений, требующих длительной эксплуатации — например, в электромобилях и портативной электронике.
Исследователи делают ставку и на экологический аспект: сочетание натрия и лития может сократить зависимость от дорогостоящих и экологически проблемных материалов, таких как кобальт, часто используемый в современных электродах.
В будущем команда планирует изучать другие сочетания ионов — например, литий-магний или калий-литий, а также экспериментировать с новыми материалами анода, включая силикон.
Если такой подход заработает в промышленных масштабах, это может открыть новую страницу в энергетической технике: батареи с большей эффективностью, ресурсом и меньшей экологической нагрузкой.