Исследователи по всему миру пытаются создать альтернативную архитектуру для батареи, которая будет эффективно работать и меньше разрушаться. Обычно во время эксплуатации аккумулятора на электроде образуются игольчатые наросты — дендриты. Они снижают производительность многих перспективных экспериментальных батарей. Авторы новой работы из Техасского университета (UT) в Остине предложили технологию изготовления, которая похожа на многослойную выпечку.
Они взяли за основу работы натриевую батарею, в ней не используются тяжелые металлы, такие как кобальт. Добыча этих материалов влияет на окружающую среду — она загрязняет водные ресурсы и способствует деградации почв.
Натрий, напротив — его дешево производить и с помощью него можно хранить энергию без влияния на окружающую среду. Но современные литий-ионные аккумуляторы подвержены образованию дендритов. Они, как правило, при работе в циклическом режиме могут привести к короткому замыканию, перегреву или даже возгоранию.
Поэтому нужно нанести анодный материал как можно более равномерно, даже небольшие дефекты негативно скажутся на работе. Авторы предложили использовать для этого композитный материал, который называется интерметаллид теллурида сурьмы натрия. Он выполняет функцию анода.
Исследователи использовали тонкие листы металлического натрия, на которые поместили порошок теллурида сурьмы. Этот процесс повторяется снова и снова для формирования анодного материала. В результате получается равномерное распределение атомов натрия, такая конфигурация уменьшает вероятность образования дендритов. Устройство по внешнему виду напоминает слоеное тесто, отмечают авторы.
В результате композитный материал предотвращает образование дендритов и улучшает стабильность натриевой батареи. Также, отмечают авторы, в теории он имеет более высокую плотность энергии, чем любой существующий ионно-натриевый анод. Поэтому можно увеличить емкость хранилища и заряжать его с той же скоростью, что и литий-ионный аккумулятор.
Читать далее
Ученые восстановили лицо женщины бронзового века, которую похоронили с драгоценностями
Искусственный интеллект в Москве теперь обрабатывает исследования по 7 направлениям
Ученые из Гарварда открыли новое состояние материи — квантовую спиновую жидкость