Новый катодный материал для натрий-ионных аккумуляторов
Группа инженеров из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (США) представила катодный материал для натрий-ионных аккумуляторов, который позволяет увеличить их ёмкость и срок службы. Предполагается, что натрий-ионные аккумуляторы будут использоваться в электросетях для запасания энергии от «изменчивых» источников вроде солнечных элементов или ветрогенераторов. С этой задачей справились бы литий-ионные батареи, однако они оказываются слишком дорогими. Более экономичные серно-натриевые аккумуляторы также имеют вполне подходящие характеристики, но высокие требования к рабочей температуре (300–350 ˚C) сдерживают их распространение.
«Натрий-ионные аккумуляторы, функционирующие при комнатной температуре, могли бы решить все проблемы, — говорит руководитель исследования Цзюнь Лю (Jun Liu). — Они безопасны и экономичны».
Электродные материалы, которые применяются в литий-ионных аккумуляторах, натриевым устройствам не подходят, поскольку ионы натрия заметно превосходят по размерам ионы лития. Авторы попробовали создать новый материал на основе монокристаллических нанопроводов Na4Mn9O18, варьируя температуру обработки от 450 до 900 ˚C; полученные образцы исследовались на сканирующем электронном микроскопе, после чего был сделан вывод о том, что наилучший результат даёт температура в 750 ˚C.
Натрий-ионный аккумулятор с новым электродным материалом (иллюстрация PNNL).
При измерении характеристик готовых аккумуляторов учёные зафиксировали весьма достойную максимальную ёмкость — 128 мА•ч в пересчёте на один грамм электродного материала. Ранее в экспериментах с аналогичным материалом, изготовленным другим способом и другой исследовательской группой, была достигнута ёмкость в 80 мА•ч/г.
Аккумуляторы также продемонстрировали стабильность параметров: после 100 циклов заряда и разряда их ёмкость снизилась всего на 7%, а после 1 000 циклов — на 23%. Если экспериментаторы использовали «неидеальный» материал, подготовленный при 600 или 900 ˚C, после 100 циклов ёмкость падала сразу на 37 и 25 процентов соответственно.
по информации: compulenta.ru