Слоёная батарея: учёные предложили новую технологию создания натриевых аккумуляторов

Международный коллектив учёных под руководством профессора Аркадия Крашенинникова, представляющих Национальный исследовательский технологический университет МИСиС, Институт биохимической физики имени Н.М. Эмануэля (ИБХФ РАН), Центр имени Гельмгольца Дрезден-Россендорф (Германия) и Институт Макса Планка (Германия), установил, что вместо дорогого и редкого лития в аккумуляторах можно использовать натрий, уложенный особым способом. Об этом сообщается в журнале Nano Energy.

За основу своей работы учёные взяли предыдущее исследование немецких специалистов, которые выяснили, что ёмкость батареи значительно увеличится, если атомы лития расположить в три слоя между двумя слоями графена.

«При трёхслойной укладке атомов лития в биграфене ёмкость составила 828 мАч/г (миллиампер-час на грамм материала), что выше более чем в два раза по сравнению с традиционными графитовыми анодами (372 мАч/г)», — сообщил RT первый автор работы, научный сотрудник лаборатории неорганических наноматериалов НИТУ МИСиС Илья Чепкасов.

Международная группа учёных методом компьютерного моделирования установила, что этот подход применим к созданию аналогичных структур, в которых литий можно заменить натрием. Литий, который используется в современных аккумуляторах, металл редкий и дорогой, утверждают исследователи. Стоимость основного рабочего катиона натрий-ионного аккумулятора примерно в 100 раз ниже, чем у литий-ионного, поскольку химические свойства натрия позволяют использовать лёгкий и недорогой алюминий вместо меди. Как утверждают исследователи, натрий является наиболее дешёвым и распространённым щелочным металлом. Таким образом, аккумуляторы на основе натрия будут значительно дешевле литиево-ионных. 

Напомним, изобретателям аккумуляторов на основе лития в 2019 году присудили Нобелевскую премию по химии.

Также по теме

«Свойства оказались уникальными»: российские химики синтезировали перспективный материал для аккумуляторов

Химики из МГУ синтезировали уникальный материал для натрий-ионных аккумуляторов. Батареи такого типа значительно дешевле литий-ионных...

Результаты моделирования показали, что энергоёмкость новой структуры на основе натрия сопоставима с ёмкостью обычного традиционного графитового анода в литий-ионных аккумуляторах: около 335 мАч/г против 372 мАч/г у лития. 

«Из нашего моделирования следует, что при увеличении числа слоёв натрия возрастает стабильность таких структур», — заключил другой автор работы, старший научный сотрудник НИТУ МИСиС и ИБХФ РАН Захар Попов.

По словам Ильи Чепкасова, в настоящее время коллегами из Германии уже проводятся эксперименты по практическому созданию многослойных структур из натрия и графена. В случае успеха можно будет говорить о создании нового поколения аккумуляторов, которые будут превосходить существующие в ёмкости и стоить в разы дешевле, отмечают исследователи.