Натрий-ионные батареи могут заменить литиевые

Многие ученые ищут пути повышения эффективности литий-ионных батарей, используемых в больших количествах в производстве автомобилей, ноутбуков, смартфонов. Запасы лития, добываемого в ограниченных областях земного шара, ограничены, да и сама добыча требует значительных затрат.

Группа исследователей Токийского университета науки под руководством Шиничи Комаба (Shinichi Komaba) придумала просто отказаться от лития, заменив его на дешевый и распространенный в природе элемент. Таким элементом оказался натрий, который можно добывать из обычной соли, и также железо для изготовления электродов (вместо кобальта или никеля), запасы которого в различных рудах также достаточно обширны на настоящий момент.

Для анода ученые смешали оксиды железа, натрия и марганца с последующим нагревом до 900 градусов Цельсия в течении 12 часов, в результате чего получился состав с формулой Na_2/3[Fe_1/2Mn_1/2]O₂. Такой анод может удерживать более крупные, по сравнению с литием, ионы натрия, при этом емкость полученной смеси составляет 190 мАч на один грамм, а среднее напряжение — 2,75 вольта. В качестве катода использовался натрий. Ученые провели еще ряд экспериментов и выяснили, что при использовании углерода или диоксида титана в качестве отрицательного электрода напряжение увеличивается до 3 вольт. Это соответствует двум батарейкам АА.

Углерод же для новой батареи ученые извлекли из сахарозы, нагревая ее в печи до температуры 1500 градусов Цельсия, и в итоге чего получился гиперплотный углерод в виде порошка.

К слову сказать, не только японцы ведут разработки направлении натриево-ионных батарей. Группа инженеров из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (США) представила катодный материал для натрий-ионных аккумуляторов, который позволяет увеличить их ёмкость и срок службы. Авторы попробовали создать новый материал на основе монокристаллических нанопроводов Na4Mn9O18, варьируя температуру обработки от 450 до 900 ˚C; полученные образцы исследовались на сканирующем электронном микроскопе, после чего был сделан вывод о том, что наилучший результат даёт температура в 750 ˚C.