Мързелът на британски учени доведе до откритието на най-добрите натриево-йонни батерии в света

Изследователи от университета в Съри (Англия) са направили неочаквано откритие в областта на натриево-йонните батерии. Традиционно при производството на катод на базата на натриево-ванадиев хидрат (NVOH) материалът се дехидратира чрез нагряване, като се смята, че наличието на вода влошава характеристиките.

Учените обаче решават да оставят водата вътре в материала – това довело до почти двойно по-голям капацитет за съхранение на енергия в сравнение с дехидратирания вариант.

Резултатите от изследването са публикувани в последния брой на списанието Journal of Materials Chemistry A и откриват нови перспективи за евтини и безопасни алтернативи на литиево-йонните батерии, които са известни с това, че са опасни за употреба и вредни за изхвърляне.

Ключовият ефект на увеличения капацитет се постига от водните молекули, които изтласкват слоевете на материала, създавайки повече пространство за движение на натриевите йони. Това позволява на катода да приема и освобождава значително повече натриеви йони по време на процесите по зареждане и разреждане. Тестовите клетки с този катод показаха отлична стабилност – те издържаха повече от 400 цикъла на зареждане без значителна загуба на ефективност. Освен това материалът показа висока скорост на зареждане и впечатляващ специфичен капацитет, което го прави един от най-добрите катодни материали за натриево-йонни системи до момента.

Основните предимства на тази технология са ниската цена и високата безопасност на всички етапи – от производството до изхвърлянето.

Натрият е изключително разпространен в природата, сравнително лесен за извличане и не създава проблеми във веригите за доставки, за разлика от лития. Натриево-йонните батерии са по-малко склонни към прегряване и възникване на пожар, а използването на вода в структурата на катода допълнително повишава безопасността. В сравнение с литиево-йонните батерии, които предлагат по-висока енергийна плътност, но страдат от проблеми, свързани с опасността от пожар и вредния за околната среда добив, натриевите батерии с катод, съдържащ вода предлагат по-„зелен“ (екологичен) и по-достъпен вариант за широка употреба.

Перспективите на откритието далеч надхвърлят конвенционалното съхранение на енергия. Материалът NVOH работи ефективно дори в солена вода, като демонстрира отлични резултати в процесите на обезсоляване – той може да отстранява сол от водата също толкова добре, а понякога и по-добре от други електроди. В бъдеще това може да доведе до създаването на системи в които батериите, базирани на морска вода, едновременно ще съхраняват енергия и ще произвеждат прясна вода. Според разработчиците това съчетание на функции открива наистина вълнуващи възможности за устойчиво снабдяване с енергия и вода.