Инновационный катод открывает путь к эффективным натрий-ионным аккумуляторам

Группа исследователей из Аргоннской национальной лаборатории в США достигла значительного прогресса в разработке натрий-ионных аккумуляторов. Их работа, опубликованная в журнале Nature Nanotechnology, направлена на решение ключевой проблемы, препятствующей широкому применению этой технологии.

Натрий-ионные батареи рассматриваются как потенциальная замена литий-ионным аккумуляторам, главным образом из-за их более низкой стоимости. Однако до сих пор их внедрение ограничивалось коротким сроком службы, вызванным быстрым снижением эффективности натриевого катода при циклах заряда-разряда.

Инновационный подход американских ученых заключается в создании нового типа катода. Этот катод основан на оксиде иона натрия и включает в себя никель, кобальт и марганец в дополнение к кислороду и водороду. Процесс изготовления катода включал нагрев смеси исходных материалов до 600°C с последующим контролируемым охлаждением до комнатной температуры.

В ходе экспериментов исследователи внимательно изучали структурные изменения в частицах катода. Они обнаружили, что в однородных частицах трещины не образовывались, тогда как в градиентных частицах при температурах до 250°C наблюдалось образование трещин. Эти трещины появлялись в ядре и на границе ядро-оболочка, а затем распространялись к поверхности. Ученые пришли к выводу, что именно градиент металла вызывал значительную деформацию, приводящую к появлению трещин.

Дальнейшие планы исследовательской группы включают работу над удалением никеля из состава катода. Это позволит не только снизить затраты на производство, но и улучшить экологические характеристики батарей.

Разработчики видят большой потенциал в применении своей технологии для создания доступных натрий-ионных аккумуляторов, которые могут найти широкое применение в городском электротранспорте. Такие батареи могут стать ключевым элементом в развитии экологически чистых транспортных систем будущего.

Успех этого исследования открывает новые перспективы в области энергетики и транспорта. Возможность создания более дешевых и эффективных аккумуляторов может значительно ускорить переход к экологически чистым технологиям в различных отраслях промышленности и повседневной жизни.