Литиевую батарею заменит натриевая с твердым неупорядоченным электролитом
Специалисты в области кристаллографии из Женевского университета (UNIGE) разработали негорючий твердый электролит, работающий при комнатной температуре. Вместо лития он переносит ионы натрия, элемента, который дешев и широкодоступен. Это также означает возможность производить более мощные батареи.
Своими "идеальными" характеристиками такие батареи обязаны кристаллической структуре электролита, состоящего из бора и водорода. Гидробораты на основе натрия известны своей высокой ионной проводимостью при фазовых переходах, обычно вдали от комнатной температуры. Авторам публикации в журнале Cell Reports Physical Science удалось подавить фазовые переходы, обеспечив эффективную катионную проводимость твердого электролита при температурах от 100 до 700 К.
Достигнутые высокая симметрия и конфигурационная неупорядоченность кристаллического электролита обеспечили при комнатной температуре натриевую проводимость близкую или превышающую 1 мСм/см. Вместе с высокой окислительной электрохимической стабильностью - результат ароматической природы борного каркаса - это делает натриевые гидробораты многообещающим кандидатом на роль эффективных твердых электролитов для следующего поколения высоковольтных натрий-ионных батарей.
"Мы получили очень хорошие результаты с отличными свойствами, совместимыми с аккумуляторами. Нам удалось использовать гидробораты в качестве электролита от комнатной температуры до 250 градусов Цельсия без каких-либо проблем с безопасностью. Более того, они выдерживают более высокую разность потенциалов, а это означает, что батареи могут хранить больше энергии", - отметил Радован Черни (Radovan Cerny), профессор лаборатории кристаллографии UNIGE и руководитель проекта.
Статья UNIGE в Cell Reports Physical Science содержит ориентированную на разработчиков аккумуляторов стратегию производства твердых электролитов. Это может дать импульс к созданию нового поколения более стабильных и мощных батарей. Два учреждения, UNIGE и EMPA в Дюбендорфе (Швейцария), уже работают в тесном сотрудничестве над созданием твердой 4-вольтовой натриевой батареи, более мощной, чем батарея на 3 В, выпущенная в 2019 году.
