Лінь британських вчених обернулася відкриттям найкращих у світі натрій-іонних акумуляторів

Дослідники з Університету Суррея (Англія) здійснили несподіване відкриття в галузі натрій-іонних акумуляторів. Традиційно при виробництві катода на основі натрій-ванадієвого гідрату (NVOH) матеріал зневоднювали шляхом нагрівання, вважаючи, що присутність води погіршує характеристики. Однак вчені вирішили залишити воду всередині матеріалу — і це призвело до майже двократного збільшення ємності зберігання енергії в порівнянні з зневодненою версією.

Джерело зображення: ШІ-генерація Grok 4/3DNews

Результати дослідження опубліковані в свіжому випуску Journal of Materials Chemistry A і відкривають нові перспективи для дешевих і безпечних альтернатив літій-іонним батареям, які, як відомо, небезпечні в експлуатації та шкідливі при утилізації.

Ключовий ефект збільшення ємності досягається завдяки тому, що молекули води розсувають шари матеріалу, створюючи більше простору для переміщення іонів натрію. Це дозволяє катоду приймати і віддавати значно більше іонів натрію під час зарядки та розрядки. Тестові елементи з таким катодом продемонстрували відмінну стабільність — вони витримали понад 400 циклів зарядки без суттєвих втрат характеристик. Крім того, матеріал показав високу швидкість зарядки та вражаючу питому ємність, що робить його одним з найкращих катодних матеріалів для натрій-іонних систем на сьогодні.

Головні переваги такої технології — низька вартість і висока безпека на всіх етапах, від виробництва до утилізації. Натрій надзвичайно поширений у природі, його видобуток відносно простий і не створює проблем у ланцюгах постачання, на відміну від того ж літію. Натрій-іонні акумулятори менш схильні до перегріву та загоряння, а використання води в структурі катода додатково підвищує безпеку. У порівнянні з літій-іонними батареями, які мають вищу щільність енергії, але страждають від проблем з пожежонебезпечністю та екологічно шкідливим видобутком, натрієві батареї з водосодержащим катодом пропонують більш «зелену» та доступну альтернативу для широкого застосування.

Перспективи відкриття виходять далеко за межі звичайного зберігання енергії. Матеріал NVOH ефективно працює навіть у солоній воді, демонструючи відмінні результати в процесах опріснення — він здатний видаляти сіль з води не гірше, а іноді й краще за інші електроди. У майбутньому це може призвести до створення систем, де акумулятори на основі морської води будуть одночасно накопичувати енергію та виробляти прісну воду. За словами розробників, таке поєднання функцій відкриває по-справжньому захоплюючі можливості для сталого енергетичного забезпечення та водопостачання.

Хочеш дізнатися більше — читай відгуки