Натриевые аккумуляторы станут доступнее: ученые вдвое увеличили срок их службы

Специалисты Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (PNNL), входящей в структуру Министерства энергетики США, представили инновационный электролит для натрий-ионных аккумуляторов. Данная разработка позволяет существенно повысить стабильность и ресурс батарей при эксплуатации под высоким напряжением.

Натрий-ионные накопители энергии рассматриваются как перспективная замена литий-ионным аналогам. Благодаря широкой доступности и низкой стоимости натрия, при схожих с литием химических параметрах, эта технология становится приоритетной для масштабных систем хранения энергии и бюджетного электротранспорта.

Тем не менее, перед отраслью стоит барьер: в условиях высокого напряжения электролит подвергается ускоренному разложению, что провоцирует деградацию ячеек, падение ёмкости и сокращение общего срока эксплуатации.

Инженеры PNNL сфокусировались на устранении этого дефекта, предложив электролит с принципом «ослабленной сольватации». Эта технология обеспечивает более стабильное взаимодействие ионов натрия с окружающим химическим составом, что повышает эффективность процессов на границе с электродами.

Взамен классических неполярных разбавителей было задействовано соединение трис(2,2,2-трифторэтил)фосфат (TFP). Подобное решение позволило сформировать вокруг натриевых ионов среду, обогащенную анионами, что значительно укрепило стабильность границы раздела «электрод-электролит».

В ходе тестирования ячейки, оснащенные новым составом, сохранили порядка 80% номинальной ёмкости даже после 500 циклов заряда и разряда при температуре 30 °C. Для сравнения, обычные натрий-ионные системы нередко теряют аналогичный объем ёмкости уже через 100–300 циклов. Глубокий анализ также зафиксировал уменьшение токов утечки и улучшенную совместимость с материалами катода.

Как отмечают разработчики, предложенный химический состав облегчает десорбцию ионов натрия с поверхности электродов и понижает сопротивление при передаче заряда. Это предотвращает необратимую потерю активных компонентов и значительно пролонгирует жизнь аккумулятора.

Эксперты убеждены, что подобные технологические решения способны существенно приблизить массовое внедрение экономичных и долговечных натрий-ионных батарей, предназначенных для нужд энергетики, стационарных накопителей и мобильных транспортных средств.

Источник: iXBT