Ирландские исследователи из Лимерикского университета создали первый в мире полноэлементный двухкатионный аккумулятор, сочетающий ионы лития и натрия для значительного повышения емкости и стабильности.
Исследование возглавили Хью Джини и доктор Сайед Абдул Ахад с кафедры химических наук Университета Бирмингема и Института Бернала в сотрудничестве с исследователями из Бирмингемского университета. В отличие от традиционных натриевых аккумуляторов, новая конструкция с двумя катионами сочетает преимущества лития и натрия, обеспечивая лучшую производительность, эффективность и экологичность.
«Мы впервые показали, что натрий-ионные аккумуляторы можно «перезаряжать» путем объединения натрия и лития в двухкатионном электролите с преобладанием натрия. Этот прорыв открывает путь к созданию более экологичных и высокопроизводительных аккумуляторных батарей», — отмечает Хью Джини.
Как объясняет Сайед Абдул Ахад, добавление катионов лития и натрия позволяет удвоить емкость аккумулятора. Конструкция батареи позволяет литию выступать в роли «усилителя емкости» внутри электролита, заряжая натрий-ионную систему и сохраняя при этом долгосрочную стабильность.
Такой подход не только увеличивает плотность энергии, которая играет ключевую роль в увеличении запаса хода электроавтомобилей, а также повышает безопасность и экологичность вследствие снижения зависимости от дорогих и опасных для окружающей среды материалов, как, например, кобальт. Натрий-ионные аккумуляторы долгое время считались устойчивой альтернативой литий-ионным системам, однако их более низкая плотность энергии ограничивала их применение.
Ионы лития и натрия работают в тандеме во время циклов зарядки и разрядки, что позволяет элементу выдерживать до 1 тыс. циклов. Это делает новую батарею более экологичной, долговечной и менее дорогой альтернативой имеющимся технологиям на основе лития. Теперь ученые планируют исследовать новые комбинации материалов и ионные системы, включая аноды на основе кремния и альтернативные пары, такие как литий-магний и калий-литий, чтобы продвинуть технологию еще дальше.
Результаты исследования опубликованы в журнале Nano Energy
Источник: Interesting Engineering