Новая технология позволит заряжать электромобили за считанные секунды

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.

По словам исследователей, собранная ячейка способна хранить больше энергии на единицу своего веса, чем существующие натрий-ионные аккумуляторы, и может заряжать и разряжать энергию намного быстрее, превышая производительность существующих технологий более чем в 100 раз.

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.