Шведские ученые увеличили емкость натрийионных аккумуляторов
Ученые Технического университета Чалмерса (Швеция) с помощью графена создали новый тип анода для натрийионных аккумуляторов, сделав их емкость сравнимой с литийионными.
Натрийионные аккумуляторы используются в мобильных устройствах не так часто, поскольку литийионные в традиционном исполнении предлагают в 2 раза большую плотность энергии - 285 кВт‧ч/кг.
Натрий-ионный аккумулятор (Na-ion) - тип электрического аккумулятора, который имеет практически идентичные литий-ионному аккумулятору энергетические характеристики, но стоимость применяемых в нем материалов значительно ниже. Большим преимуществом натрий-ионных батарей является безвредность разряда до нуля, что делает более безопасной их перевозку и хранение.
Ученые Технического университета Чалмерса выяснили, что с новым типом графенового электрода натрийионный аккумулятор способен демонстрировать аналогичные показатели: этот материал способен удерживать такое же число ионов натрия.
Натрийионные аккумуляторы более стабильны и имеют меньшую себестоимость - в электромобилях и электронике они окажутся полезными, тогда как литийионные батареи могут быть опасными при перегреве.
Для быстрой зарядки и большой емкости аккумулятора ионы должны легко входить в материал анода. Катод натрийионного аккумулятора производится из оксидов натрия, а в качестве анода используется материал на основе углерода. Это может быть активированный уголь, но он дорогой, и производить такие катоды трудно. Недорогим его аналогом является графит, однако ионы натрия не могут достаточно эффективно перемещаться между слоями графена.
Для преодоления этой проблемы ученые создали новый материал, который состоит из чередующихся слоев графена и бензола. Бензоловый слой увеличивает расстояние между графеновыми, позволяя ионам натрия беспрепятственно перемещаться. Кроме того, бензол может образовывать с ионами натрия сильную связь.
По подсчетам авторов проекта, емкость такого аккумулятора сравнима с показателями литийионного: с чистым графитом плотность энергии составляет 30 мА·ч/г, а с новым материалом она вырастает до более чем 330 мА·ч/г.
