Поки що технологія масштабована лише до розміру маленької батарейки монетного типу, яка може заряджатися "за секунди". Але розробники планують збільшувати її розміри для використання в різних сферах.

Дивіться також Цей маленький прозорий чип перетворює дешевий смартфон на камеру професійного рівня

Як це працює

Поєднавши анодні матеріали, що використовуються у звичайних батареях, з катодами від суперконденсаторів — батарей, які можуть зберігати та віддавати енергію з дуже високою швидкістю, — вчені створили новий тип натрій-іонного акумулятора, який пропонує як високу ємність, так і можливість швидкої зарядки, не жертвуючи нічим.

Вони шукали спосіб подолати нинішні обмеження натрій-іонних накопичувачів енергії, які рекламуються як альтернатива літій-іонним батареям, і описали свої висновки в дослідженні, опублікованому 29 березня. Річ у тім, що досі такі акумулятори мали меншу вихідну потужність і ємність, ніж літій-іонні. До того ж вони заряджалися довше, що обмежує їхнє потенційне застосування. Тому вчені поставили мету усунути недоліки.

За словами дослідників, натрію в їхніх батарейках приблизно в 1000 разів більше, ніж літію. Це робить їх потенційно дешевшими і більш стійкими у виробництві, ніж літій-іонні батареї, які зараз використовуються для живлення більшості електромобілів і всієї нашої дрібної електроніки. До того ж літій є дуже дорогим, його видобуток контролюється лише кількома країнами, і є предметом для політичного шантажу.

  • Тож учені створили свій прототип, розробивши новий тип анода з ультрадисперсних частинок сульфіду заліза, вбудованих у легований сіркою вуглець і графен. Це покращило провідність та накопичення енергії.
  • Для катода вони використовували "цеолітний імідазолатний каркас" (ZIF) – тип металоорганічного каркасу, який поєднує іони металів з органічними молекулами для створення пористої, кристалічної структури. Це покращило швидкість заряджання акумулятора.

Батарея зберігала ефективність і продуктивність протягом 5 000 циклів заряджання і розряджання, що свідчить про те, що її можна використовувати багаторазово протягом тривалого періоду без зносу.

Це має вирішальне значення для застосувань, де батареї повинні працювати тривалий час без деградації, наприклад, в мережевих системах зберігання енергії та електромобілях.

Для порівняння, багато літій-іонних акумуляторів, що використовуються в комерційних ноутбуках, наприклад, можуть витримати лише до 500 циклів заряджання, перш ніж почнуть деградувати.