Американские ученые из Аргоннской национальной лаборатории министерства энергетики США нашли способ решить главную проблему натрий-ионных аккумуляторов. Исследование опубликовано в научном журнале Nature Nanotechnology (NatNano).
Натрий-ионные батареи могут стать дешевой альтернативой распространенным литий-ионным аккумуляторам. Но их широкому внедрению препятствует короткий срок работы из-за потери производительности натриевого катода при многократном разряде и заряде.
В новом исследовании команда сконструировала новый катод на основе оксида иона натрия. Помимо кислорода и водорода, он содержит никель, кобальт и марганец.
Для получения конечного изделия ученые нагрели смесь исходного материала до 600°C и поддерживали ее в таком состоянии в течение определенного периода времени, а затем охлаждали до комнатной температуры.
В ходе этих процессов исследователи отслеживали структурные изменения частиц. Первоначальные результаты не выявили трещин в однородных частицах, но обнаружили трещины, образующиеся в градиентных частицах при температурах до 250°C.
Эти трещины появились в ядре и на границе ядро-оболочка, а затем переместились на поверхность. Очевидно, что градиент металла вызвал значительную деформацию, приведшую к этим трещинам, отметили ученые.
Сейчас команда работает над тем, чтобы исключить никель из катода, что позволит еще больше снизить затраты и повысить экологичность.
По словам авторов открытия, их разработка в перспективе позволит производить доступные натрий-ионные аккумуляторы для городского электротранспорта.
Ранее ученые научились извлекать редкие металлы из старых батарей с помощью микробов.
