Шведские учёные увеличили ёмкость натрийионных аккумуляторов

Учёные Технического университета Чалмерса (Швеция) с помощью графена создали новый тип анода для натрийионных аккумуляторов, сделав их ёмкость сравнимой с литийионными.

Источник: spectrum.ieee.org

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. Учёные 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 ёмкости 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 учёные создали новый материал, который состоит из чередующихся слоёв 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 подсчётам авторов проекта, ёмкость 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.