Ученые из Ирландии, работающие в Лимерикском университете, представили миру первопроходческий полноячеистый аккумулятор с двумя катионами, в котором гармонично сочетаются ионы лития и натрия, что приводит к заметному росту емкости и надежности устройства.
Руководство проектом осуществляли Хью Джини и доктор Сайед Абдул Ахад из кафедры химических наук Университета Бирмингема, а также Института Бернала, совместно с коллегами из Бирмингемского университета. В сравнении с классическими аккумуляторами на основе натрия, инновационная модель с двумя катионами берет лучшее от лития и натрия, что гарантирует повышенную эффективность, надежность и заботу об окружающей среде.
«Мы впервые продемонстрировали, что натрий-ионные аккумуляторы способны на «второе дыхание» за счет интеграции натрия и лития в электролите, где натрий доминирует. Этот прорыв прокладывает дорогу к созданию аккумуляторов, которые будут еще более экологичными и мощными», — подчеркивает Хью Джини.
Как поясняет Сайед Абдул Ахад, внедрение катионов лития наряду с натрием позволяет фактически удвоить мощностные характеристики аккумулятора. В этой конструкции батареи литий действует как «усилитель», интегрируясь в электролит и подзаряжая натрий-ионную систему, при этом обеспечивая долговременную устойчивость.
Данный метод не только повышает энергетическую плотность, что критически важно для увеличения пробега электромобилей, но и улучшает безопасность, а также экологичность, снижая необходимость в редких и вредных материалах, таких как кобальт. Аккумуляторы на натрии всегда рассматривались как устойчивая альтернатива литий-ионным вариантам, но их относительно низкая энергетическая плотность ранее сдерживала широкое применение.
Ионы лития и натрия действуют в гармоничном партнерстве на протяжении фаз зарядки и разрядки, позволяя устройству выдерживать свыше 1 тысячи циклов. Это делает новую батарею более устойчивой к воздействию, долговечной и экономичной по сравнению с традиционными литий-ориентированными технологиями. Впереди у исследователей планы по изучению свежих комбинаций материалов и ионных систем, включая аноды из кремния, а также альтернативные пары вроде литий-магний или калий-литий, чтобы вывести технологию на новый уровень.
Результаты работы доступны в журнале Nano Energy