Рентгенография в реальном времени выявила причины деградации натрий-цинковых аккумуляторов

Жидкометаллические натрий-цинковые аккумуляторы рассматриваются как одно из наиболее перспективных решений для стабилизации энергосистем: доступность сырья в сочетании с высокой скоростью реакций делает их идеальными кандидатами для масштабного хранения энергии. Тем не менее, до недавнего времени механизмы быстрой деградации таких элементов оставались неизученными.

Команда исследователей из Центра имени Гельмгольца Дрезден-Россендорф (HZDR, Германия) впервые провела рентгеновскую радиографию в режиме operando. Уникальность метода заключается в наблюдении за внутренними процессами непосредственно во время работы устройства при температуре 600°C, что позволило детально отследить миграцию натрия, цинка и электролита в циклах заряда и разряда.

Ключевое открытие показало, что сепаратор — пористый барьер, призванный предотвращать нежелательные взаимодействия, — играет деструктивную роль. Рентгеновские снимки зафиксировали, как активный цинк аккумулируется внутри сепаратора, лишаясь электрического контакта с электродом. Подобно частицам, застрявшим в фильтре, металл выбывает из химического процесса, что приводит к прогрессирующему старению системы.

Эксперименты без применения сепаратора исключили проблему оседания цинка, но спровоцировали интенсивный саморазряд из-за прямого соприкосновения жидких фаз натрия и цинка. Это подтверждает необходимость поиска принципиально новых методов контроля межфазных потоков, выходящих за рамки простого усложнения конструкции барьеров.

Полученные данные станут фундаментом для создания более долговечных, экономичных и простых в производстве накопителей, предназначенных для интеграции в современные электрические сети.

Источник: iXBT