Эксперимент подсказал путь к увеличению ёмкости натрийионных аккумуляторов на 50%

Группа американских учёных из Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США на практике реализовала поговорку о том, что лучше один раз увидеть, чем десять раз прочесть. Исследователи с помощью электронного микроскопа и рентгеновской установки воочию проследили за изменениями в атомарной структуре катодов натрийионных батарей в процессе подготовки материала к производству, что выявило пути к улучшению характеристик аккумуляторов.

Для взрывного развития электрического транспорта и систем сглаживания пиков выработки энергии из возобновляемых источников необходимы недорогие, ёмкие, надёжные и выдерживающие множество циклов заряда аккумуляторы. Литийионные аккумуляторы плохо подходят для решения всего круга задач. Поэтому многие связывают надежды с натрийионными аккумуляторами, хотя они далеки от совершенства даже в лабораторных условиях.

Одним из серьёзных недостатков натрийионных аккумуляторов является быстрая деградация катодов и анодов даже после небольшого количества циклов заряда и разряда. Учёные из Аргоннской национальной лаборатории поставили серию экспериментов, в ходе которых они вели наблюдения за атомной структурой катодов при подготовке материала к производству. Выяснилось, что ключевой причиной снижения количества циклов заряда и разряда натрийионных батарей становятся дефекты в атомарной структуре катодов в процессе подготовки материала для изготовления этого электрода.

В конечном итоге эти дефекты приводят к структурным изменениям в катоде, что ведёт к катастрофическому снижению производительности при циклическом использовании аккумулятора. Вооружившись этими знаниями, разработчики батарей теперь смогут регулировать условия синтеза для изготовления гораздо более совершенных натрийионных катодов. Как считают исследователи, новые знания помогут на 20–40 % увеличить ёмкость натрийионных аккумуляторов, что поможет в развитии множества новых отраслей. Добавим, статья об исследовании опубликована в журнале Nature Communications и свободно доступна по ссылке.