Новый прорыв в батареях: как натриевые источники энергии могут заменить литий

Пока литий продолжает дорожать, а его добыча вызывает всё больше споров, внимание учёных и инженеров переключается на натрий — доступный и недорогой элемент, который способен изменить энергетический рынок.

Именно натриево-ионные аккумуляторы стали настоящим объектом интереса благодаря своей перспективности для широкого круга применений — от бытовой электроники до крупных энергосистем. Новая разработка японских исследователей может стать поворотным моментом в этой области.

В чём суть открытия?

Основой для нового подхода стала работа с марганцевыми катодами — конкретно с двумя кристаллическими формами NaMnO₂: α-NaMnO₂ и β-NaMnO₂. Каждая из них обладает уникальной структурой и характеристиками.

Учёные сфокусировались на β-NaMnO₂ и нашли способ устранить её главную проблему — снижение ёмкости из-за дефектов упаковки.

Добавление меди позволило стабилизировать структуру и избавиться от скользящих плоскостей (SFs), что резко улучшило электрохимические свойства материала.

Почему это важно?

• Медное легирование устраняет структурные ионные нарушения.
• Батареи становятся устойчивее и служат дольше.
• Повышается стабильность заряда и цикла.

Такое решение делает натриевые батареи конкурентоспособными с литий-ионными по надёжности, но при этом более экономичными в производстве.

Устойчивое хранение энергии

Одним из главных плюсов Na-ионных батарей является их потенциал в сфере возобновляемой энергетики. Они могут эффективно использоваться для хранения энергии от солнечных и ветровых источников, интегрируясь в электросети и снижая нагрузку на инфраструктуру.

Стабильное и долговечное хранение энергии — ключ к устойчивому будущему.

Что дальше?

Исследователи отмечают, что важнейшими задачами остаются:

• снижение температур синтеза β-NaMnO₂;
• предотвращение образования натриево-дефицитных фаз;
• более точное понимание твёрдотельной химии материалов.

Все эти шаги необходимы для массового внедрения и совершенствования технологии.

Уточнения

Натрий-ионный аккумулятор (Na-ion) — тип электрического аккумулятора, который имеет близкие к литий-ионному аккумулятору энергетические характеристики, но стоимость применяемых в нём материалов значительно ниже (натрий примерно в 50 раз дешевле лития). Преимуществом натрий-ионных батарей является безвредность разряда до нуля, что делает более безопасной их перевозку и хранение.