Група інженерів з Тихоокеанської північно-західної національної лабораторії представила катодний матеріал для натрій-іонних акумуляторів, що дозволяє збільшити їх ємність та термін служби.

Передбачається, що натрій-іонні акумулятори будуть використовуватися в електромережах для запасання енергії від «мінливих» джерел на зразок сонячних елементів або вітрогенераторів. З цим завданням впоралися б літій-іонні батареї, однак вони виявляються занадто дорогими. Більш економічні сірчано-натрієві акумулятори також мають цілком підходящі характеристики, але високі вимоги до робочої температури (300-350 ˚ C) стримують їх поширення.

«Натрій-іонні акумулятори, що функціонують при кімнатній температурі, могли б вирішити всі проблеми, – говорить керівник дослідження Цзюнь Лю (Jun Liu). – Вони безпечні й економічні ».

Електродні матеріали, які застосовуються в літій-іонних акумуляторах, натрієвих пристроям, не підходять, оскільки іони натрію помітно перевершують за розмірами іони літію. Автори спробували створити новий матеріал на основі монокристалічних нанопроводів Na4Mn9O18, варіюючи температуру обробки від 450 до 900 ˚ C; отримані зразки досліджувались на скануючому електронному мікроскопі, після чого був зроблений висновок про те, що найкращий результат дає температура в 750 ˚ C.

При вимірі характеристик готових акумуляторів вчені зафіксували вельми гідну максимальну ємність – 128 мА • год в перерахунку на один грам електродного матеріалу. Раніше в експериментах з аналогічним матеріалом, виготовленим іншим способом і іншою дослідницькою групою, була досягнута ємність в 80 мА • год / м.

Акумулятори також продемонстрували стабільність параметрів: після 100 циклів заряду і розряду їх ємність знизилася всього на 7%, а після 1 000 циклів – на 23%. Якщо експериментатори використовували «неідеальний» матеріал, підготовлений за 600 або 900 ˚ C, після 100 циклів ємність падала відразу на 37 і 25 відсотків відповідно.

За матеріалами: Тихоокеанської північно-західної національної лабораторії

Tweet