Натрий-ионные аккумуляторы всё ближе к массовому внедрению: ученые нашли решение проблемы деградации катода

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Мнение | Наука и космос

В мире, где электромобили и системы хранения возобновляемой энергии становятся все более востребованными, литий-ионные аккумуляторы, долгое время являвшиеся бесспорными лидерами, сталкиваются с серьезными вызовами. Грядущий дефицит лития и его высокая стоимость заставляют ученых искать альтернативные решения. И одним из самых перспективных направлений становятся натрий-ионные аккумуляторы.

Натрий, в отличие от лития, — широко распространенный и недорогой элемент. Казалось бы, идеальная замена! Однако до недавнего времени натрий-ионные аккумуляторы страдали от существенного недостатка: катод, один из ключевых компонентов аккумулятора, быстро терял свою эффективность при многократных циклах заряда-разряда.

Аккумулятор, иллюстрация
Автор: ИИ Copilot Designer//DALL·E 3 Источник: www.bing.com

Ученые из Аргоннской национальной лаборатории США совершили прорыв в этой области, разработав новую конструкцию оксидного катода для натрий-ионных аккумуляторов. Вдохновленная успешной моделью литий-ионного катода, эта инновационная разработка открывает путь к созданию более доступных и устойчивых источников энергии.

Секрет успеха кроется в особой архитектуре катодных частиц. Они состоят из смеси переходных металлов, таких как никель, кобальт и марганец, распределенных неравномерно. Никель формирует ядро, обеспечивая высокую емкость для хранения энергии. Кобальт и марганец образуют оболочку, которая отвечает за структурную стабильность частицы, предотвращая ее разрушение в процессе эксплуатации.

Однако на пути к созданию идеального катода исследователи столкнулись с неожиданной проблемой. Во время циклов заряда-разряда в частицах образовывались микротрещины, которые снижали эффективность аккумулятора. Причиной этого явления оказалось напряжение, возникающее между ядром и оболочкой частицы из-за разницы в свойствах металлов.

Чтобы решить эту проблему, ученые провели серию экспериментов, используя передовые методы анализа, включая рентгеновскую дифракцию на синхротронных источниках излучения и компьютерное моделирование.

Выяснилось, что решающим фактором является скорость нагрева при синтезе катодного материала. При медленном нагреве напряжение между ядром и оболочкой успевает равномерно распределиться, и трещины не образуются. В результате удалось создать катод, который сохраняет свою высокую производительность на протяжении более 400 циклов заряда-разряда.

Схема натрий-ионного аккумулятора
Автор: Jang-Yeon Hwang, Seung-Taek Myung, Yang-Kook Sun, CC BY 3.0 Источник: commons.wikimedia.org

Несмотря на то, что натрий-ионные аккумуляторы пока уступают литий-ионным по плотности энергии, они уже сейчас могут найти применение в городском электротранспорте. Кроме того, ученые продолжают работу над усовершенствованием технологии, стремясь полностью исключить из состава катода никель, что сделает аккумуляторы еще более доступными и экологичными.

По мнению экспертов, натрий-ионные аккумуляторы имеют все шансы стать достойной альтернативой литий-ионным, обеспечив надежное и устойчивое энергоснабжение для электромобилей и систем хранения возобновляемой энергии. Эта технология открывает новую эру в развитии аккумуляторных систем, делая «зеленую» энергетику более доступной и приближая нас к будущему, свободному от ископаемого топлива.

7 комментариев

Добавить комментарий

102943855842331566948@google
Ну вот, развитие литиевых батарей привело к дефициту лития. А развитие натриевых батарей привелет к дефициту соли
S
Скоро пищу солить нечем будет
1
Будем солить б/у аккумуляторами. Перемолол в блендере и посыпал этим хрючево.
1
Да-да. Никель, кобальт и марганец тоже на каждом углу валяются)
GET
Только сегодня смотрел видео, какие натриевые батареи замечательные, после 1000 циклов без деградации вообще, но вот только плотность энергии в три раза ниже, чем у лития. А тут вдруг оказалось, что и с долговечностью хреново.
8858741901993644785@mailru
Да ребята, думаю что технологии не стоят на месте и скоро мы действительно будем массово катать электрички на совершенно новых элементах! Когда заряда будет хватать на 1000 — 1500 км, вот тогда и народ будет заинтересован в таких электромобилях…
1
Че за бредятина. Стоимость лития влияет на стоимость батарей в рамках погрешности. Сами можете посчитать. В тех же батарейках с катодом на основе LiFePO4 массовая доля лития всего 6%. И это только катод. Есть еще анод, электролит и корпус. Масса катода не более трети батарейки. Рост цены лития в 6 раз увеличит стоимость батарейки максимум на 10%.
Что касается развития натриевых альтернатив, то ок, пусть будут. Но не в таком виде, где большая часть массы катода опять будет приходиться на дорогой никель и еще более дорогой кобальт. Челы просто изобрели NMC, но без лития.

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Как в Древней Персии создавали лёд посреди пустыни

В раскалённых песках иранских пустынь Деште-Лут и Деште-Кевир, где дневная температура летом легко превышает 40-45 °C, а влажность крайне низкая, древние персы сумели создать технологию, которая...

Обзор NAS TerraMaster F4-425 Plus – как работает гибридная система хранения HDD и NVMe

TerraMaster F4-425 Plus — сетевое хранилище с четырьмя отсеками для жестких дисков и тремя слотами M.2 для NVMe-накопителей. Устройство построено на процессоре Intel N150 и оснащено 16...

Окружения рабочего стола в Linux: почему их много и какой выбрать

В Windows интерфейс является частью системы. Убрать его нельзя, заменить нельзя. В Linux всё устроено иначе: ядро системы занимается железом и памятью, а то, что вы видите на экране, это отдельная...

Самое вонючее место в галактике: экзопланета L 98-59 d с атмосферой из сероводорода не вписалась ни в одну из двух главных гипотез о малых планетах

В планетологии есть проблема, которую принято называть «долиной радиусов». При статистическом анализе данных телескопа Kepler выяснилось, что планеты с размерами между 1,5 и 4 радиусами Земли...

Сколько реально стоит сделать смартфон, который в магазине продают за $1000

Топовые смартфоны давно пробили отметку в $1000. Но сколько на самом деле стоит кусок стекла и кремния? Разбираем смартфон на запчасти, считаем скрытые расходы и разрушаем популярные мифы.

С какой глубины можно пить воду из скважины: 12, 50 или 100 метров

Разговор о скважинах почти всегда начинается с цифры. Одни уверяют, что у них всего двенадцать метров и вода отличная. Другие убеждены, что пить можно только из глубоких скважин, лучше сразу сто...