Твердотільні натрієві акумулятори є перспективною альтернативою літієвим акумуляторам.

Поточні дослідження позиціонують натрій як життєздатну альтернативу батареям, що є важливим кроком до вирішення проблеми його дефіциту та впливу на навколишнє середовище.

Дослідники розробили повністю твердотільний натрієвий акумулятор, який зберігає свою працездатність за мінусових температур. Розроблений дослідниками з Каліфорнійського університету в Сан-Дієго, цей акумулятор може допомогти замінити літієві пристрої живлення.

Дослідники також виявили, що натрій є дешевою, поширеною та менш шкідливою альтернативою, але повністю твердотільні батареї, які вони створили наразі, погано працюють за кімнатної температури.

Дослідження очолювала професорка Й. Ширлі Менг з Пріцкерівської школи молекулярної інженерії Чиказького університету.

Інженери нагріли напівстабільну форму гідридоборату натрію до точки, коли вона почала кристалізуватися, а потім швидко охолодили її, щоб кінетично стабілізувати кристалічну структуру. Це широко визнаний метод, але він ніколи раніше не застосовувався до твердого електроліту.

За словами дослідників, ця знайомість може допомогти перетворити цю лабораторну інновацію на реальний продукт у майбутньому.

«Це не питання натрію чи літію, нам потрібні обидва», — сказала професор Й. Ширлі Менг з Пріцкерівської школи молекулярної інженерії Чиказького університету (UChicago PME, США). «Коли ми думаємо про майбутні рішення для зберігання енергії, ми повинні уявляти собі один і той самий гігантський завод, здатний виробляти продукти на основі хімічних речовин як літію, так і натрію. Це нове дослідження наближає нас до цієї кінцевої мети, одночасно розвиваючи фундаментальну науку ».

Команда також зазначає, що хімія натрію є цікавою, але твердий електроліт натрію демонструє обмежену іонну провідність за кімнатної температури.

Робота групи вчених з Каліфорнійського університету в Сан-Дієго поєднує обчислювальні та експериментальні дані для оцінки метастабільної природи гідридоборату натрію та демонструє, що швидке охолодження з режиму кристалізації блокує орторомбічну фазову динаміку зі швидкою міграцією Na+.

Твердотільні натрієві батареї дають надію на менш екологічно шкідливе енергетичне рішення.

Дослідники зазначають, що в поєднанні з катодом, покритим твердим електролітом на основі хлориду, ця надстабільна фаза дозволяє створювати щільні композитні катоди з високим навантаженням на площу, які зберігають продуктивність за мінусових температур.

«Оскільки основним принципом є кінетична стабілізація аніонного каркасу, що сприяє дифузії, цей підхід можна застосувати до споріднених гідридоборатів та інших аніонних кластерних хімій. Ця робота пропонує практичну стратегію проектування та рекомендації щодо обробки високоефективних твердих електролітів», – повідомляє команда.

Співавтор Сем О з Інституту досліджень та інженерії матеріалів A*STAR у Сінгапурі сказав, що дослідження допомагає поставити натрій у рівні умови з літієм з точки зору електрохімічних характеристик.

«Прорив, якого ми досягли, полягає в тому, що ми фактично стабілізуємо напівстабільну структуру, про яку ніколи раніше не повідомлялося. Ця напівстабільна структура гідридоборату натрію має дуже високу іонну провідність, щонайменше на порядок вищу за іонну провідність, про яку повідомлялося в літературі, і на три-чотири порядки вищу, ніж у самого попередника».

Це дослідження пропонує перспективу використання набагато дешевшої та легше доступної сировини, ніж літій. Протягом багатьох років, разом із розвитком портативних цифрових пристроїв, людству доводилося йти на величезні екологічні компроміси під час видобутку та переробки літію.

Рішення для твердотільних натрієвих акумуляторів з метою обмеження забруднення від видобутку літію.

Цікава інженерія Див. посилання на джерело

Посилання на оригінальну публікацію Копіювати посилання

https://interestingengineering.com/energy/all-solid-state-sodium-batteries-created

Джерело: https://khoahocdoisong.vn/pin-natri-the-ran-co-trien-vong-thay-the-cho-cac-loai-pin-lithium-post2149056855.html