Пока технология масштабирована только до размера маленькой батарейки монетного типа, которая может заряжаться "за секунды". Но разработчики планируют увеличивать ее размеры для использования в различных сферах.
Смотрите также Этот маленький прозрачный чип превращает дешевый смартфон в камеру профессионального уровня
Как это работает
Соединив анодные материалы, используемые в обычных батареях, с катодами от суперконденсаторов — батарей, которые могут хранить и отдавать энергию с очень высокой скоростью, — ученые создали новый тип натрий-ионного аккумулятора, который предлагает как высокую емкость, так и возможность быстрой зарядки, не жертвуя ничем.
Они искали способ преодолеть нынешние ограничения натрий-ионных накопителей энергии, которые рекламируются как альтернатива литий-ионным батареям, и описали свои выводы в исследовании, опубликованном 29 марта. Дело в том, что до сих пор такие аккумуляторы имели меньшую выходную мощность и емкость, чем литий-ионные. К тому же они заряжались дольше, что ограничивает их потенциальное применение. Поэтому ученые поставили цель устранить недостатки.
По словам исследователей, натрия в их батарейках примерно в 1000 раз больше, чем лития. Это делает их потенциально более дешевыми и более устойчивыми в производстве, чем литий-ионные батареи, которые сейчас используются для питания большинства электромобилей и всей нашей мелкой электроники. К тому же литий является очень дорогим, его добыча контролируется лишь несколькими странами, и является предметом для политического шантажа.
- Поэтому ученые создали свой прототип, разработав новый тип анода из ультрадисперсных частиц сульфида железа, встроенных в легированный серой углерод и графен. Это улучшило проводимость и накопление энергии.
- Для катода они использовали "цеолитный имидазолатный каркас" (ZIF) – тип металлоорганического каркаса, который сочетает ионы металлов с органическими молекулами для создания пористой, кристаллической структуры. Это улучшило скорость зарядки аккумулятора.
Батарея сохраняла эффективность и производительность на протяжении 5 000 циклов заряжания и разряжания, что свидетельствует, что ее можно использовать многократно в течение длительного периода без износа.
Это имеет решающее значение для применений, где батареи должны работать длительное время без деградации, например, в сетевых системах хранения энергии и электромобилях.
Для сравнения, много литий-ионных аккумуляторов, используемых в коммерческих ноутбуках, например, могут выдержать лишь до 500 циклов зарядки, прежде чем начнут деградировать.