Новый электролит для натриевых батарей сохраняет 90% емкости после 1000 циклов

Исследователи из Южной Кореи представили передовой электролит, способный кардинально повысить безопасность натриевых аккумуляторов и существенно увеличить их долговечность. В ходе строгих лабораторных тестов опытный образец батареи удержал 90,4% первоначальной емкости после прохождения 1000 циклов заряда-разряда. Кроме того, экспериментальный элемент питания бесперебойно зажигал светодиодную лампу даже после механических повреждений — сильного сгибания и разрезания.

Над проектом работала группа специалистов под началом профессора Чан Джин Пака, представляющего Национальный университет Чоннам. Фундаментом технологического решения стал уникальный полимерный состав, который беспрепятственно пропускает ионы натрия и при этом придает электролиту исключительную стабильность.

Натрий-ионные накопители энергии воспринимаются экспертами как перспективная замена литий-ионным аналогам ввиду распространенности и дешевизны сырья. Тем не менее, чистый натрий отличается высокой химической активностью. В стандартных жидких средах это провоцирует формирование дендритов — игольчатых кристаллических наростов, способных проткнуть сепаратор, вывести аккумулятор из строя и спровоцировать короткое замыкание.

Чтобы нейтрализовать этот дефект, ученые синтезировали трехкомпонентный электролит на базе перхлората натрия, сукцинонитрила и N-изопропилакриламида. Исходно жидкая субстанция полимеризуется в прочный пространственный каркас. Такая матрица надежно удерживает жидкую фазу внутри и не допускает утечек, не создавая при этом препятствий для миграции ионов.

Полученный материал продемонстрировал показатель ионной проводимости на уровне 1,39 мСм/см при температуре 30 °C. Во время тестов аккумулятор стартовал с емкости 110,2 мА·ч/г и после тысячекратного цикла перезарядки сохранил 90,4% изначальных характеристик, а кулоновская эффективность достигла впечатляющих 99%.

Отдельное внимание авторы уделили вопросам пожаробезопасности. Новая разработка продемонстрировала невосприимчивость к открытому огню и свела к минимуму вероятность разгерметизации. Показательным экспериментом стала демонстрация работоспособности: деформированный и разрезанный элемент питания продолжал снабжать энергией светодиод.

Представленное достижение способно устранить главные барьеры на пути коммерциализации натриевых батарей, ускоряя их внедрение в реальный сектор.

Источник: iXBT