Натрій-іонні батареї мають чимало переваг перед літій-іонними аналогами. Однак накопичення енергії до них не належить. Це може змінитися завдяки новому методу створення батарей із використанням катодів, збагачених водою, передає focus.ua з посиланням на newatlas.com.
Дослідники з Університет Суррея в Англії знайшли спосіб майже подвоїти ємність зберігання енергії в натрій-іонній батареї. Катоди були створені зі сполуки, яку активно вивчають для використання в таких батареях, — натрій-ванадієвого гідрату (NVOH). Зазвичай під час виробництва катода на основі NVOH матеріал зневоднюють шляхом нагрівання, оскільки вважалося, що вода погіршує характеристики. Однак британські вчені вирішили залишити воду, що й дозволило збільшити ємність зберігання енергії вдвічі порівняно зі зневодненою версією.
Результати виявилися несподіваними. Оксид ванадію натрію існує вже багато років, і зазвичай його піддають термічній обробці для видалення води, адже вважається, що це спричиняє проблеми. Учені вирішили перевірити це припущення, і результат перевершив очікування — матеріал продемонстрував значно вищу продуктивність і стабільність, ніж передбачалося, і може навіть відкрити нові захопливі можливості для використання натрій-іонних батарей у майбутньому.
NVOH виявився настільки ефективним, що, за словами дослідників, тепер його вважають одним із найкращих катодних матеріалів для натрій-іонних акумуляторів. Батареї, виготовлені з використанням цього матеріалу, залишалися стабільними понад 400 циклів заряджання.
У дослідженні, опублікованому в журналі Journal of Materials Chemistry A, зазначається, що причина збільшення накопичення енергії пов’язана з тим, що додаткова вода дозволила шарам матеріалу трохи розширитися, надавши іонам натрію більше простору для переміщення всередину та назовні, що дало змогу катоду накопичувати більше іонів.
Додаткове відкриття
Команда також протестувала ефективність гідратованого NVOH як потенційного засобу для опріснення та з’ясувала, що він показав себе не гірше, а подекуди й краще, ніж інші поширені електроди, які використовуються в цьому процесі.
«Можливість використовувати гідрат ванадату натрію в солоній воді — це справді захопливе відкриття, оскільки воно демонструє, що натрій-іонні батареї можуть не лише накопичувати енергію, а й допомагати видаляти сіль із води», — підсумували вчені.
У довгостроковій перспективі це означає, що дослідники, можливо, зможуть розробити системи, які використовують морську воду як повністю безпечний, безкоштовний і доступний електроліт, водночас виробляючи прісну воду в межах цього процесу.