Ірландські дослідники з Лімерікського університету створили перший у світі повноелементний двокатіонний акумулятор, який поєднує іони літію та натрію для значного підвищення ємності та стабільності .
Дослідження очолили Х’ю Джіні та доктор Сайєд Абдул Ахад з кафедри хімічних наук Університету Бірмінгема та Інституту Бернала у співпраці з дослідниками з Бірмінгемського університету. На відміну від традиційних натрієвих акумуляторів, нова конструкція з двома катіонами поєднує переваги літію та натрію, забезпечуючи кращу продуктивність, ефективність та екологічність.
“Ми вперше показали, що натрій-іонні акумулятори можна “перезаряджати” шляхом об’єднання натрію та літію у двокатіонному електроліті з переважанням натрію. Цей прорив відкриває шлях до створення більш екологічних та високопродуктивних акумуляторних батарей”, — зазначає Х’ю Джіні.
Як пояснює Сайєд Абдул Ахад, додавання катіонів літію та натрію дозволяє подвоїти ємність акумулятора. Конструкція батареї дозволяє літію виступати в ролі “підсилювача ємності” всередині електроліту, заряджаючи натрій-іонну систему та зберігаючи при цьому довгострокову стабільність.
Такий підхід не тільки збільшує щільність енергії, яка відіграє ключову роль у збільшенні запасу ходу електроавтівок , а також підвищує безпечність та екологічність внаслідок зниження залежності від дорогих та небезпечних для навколишнього середовища матеріалів, як, наприклад, кобальт. Натрій-іонні акумулятори тривалий час вважалися стійкою альтернативою літій-іонним системам, проте їх нижча щільність енергії обмежувала їхнє застосування.
Іони літію та натрію працюють у тандемі під час циклів зарядки та розрядки, що дозволяє елементу витримувати до 1 тис. циклів. Це робить нову батарею більш екологічною, довговічною та менш дорогою альтернативою наявним технологіям на основі літію . Тепер вчені планують досліджувати нові комбінації матеріалів та іонні системи, включаючи аноди на основі кремнію та альтернативні пари, такі як літій-магній та калій-літій, щоб просунути технологію ще далі.
Результати дослідження опубліковані у журналі Nano Energy
Джерело: Interesting Engineering