Химиками швейцарского Исследовательского института Empa и Женевского университета был создан прототип новой твердотельной натриевой батареи. Как сообщается, эта батарея может накапливать больше энергии, будучи при этом надёжной, безопасной и более дешёвой, чем литиевая.

Как отмечается, обычно батареи используют литий в качестве материала для анода. Однако сейчас учёные экспериментируют с графитом. Такой подход позволяет избежать образование дендритов в литии — микроскопических кристаллических отростков, вызывающих короткое замыкание. Дендриты возникают при заряде батареи, когда ионы лития движутся от катода к аноду.

Вообще твёрдый электролит позволяет избежать формирования дендритов. А в случае натриевой батареи, важен также и материал твёрдого проводника ионов, который был бы нетоксичным, химически и термически стабильным и позволял бы натрию легко двигаться между анодом и катодом. Таким стал материал на основе бора. Он не является органическим, что сводит на нет возможность возгорания.

Сложность возникла при соединении трех слоев: анода из натрия, катода из оксида натрия и хрома, а также электролита из соединений на основе бора. Для этого пришлось растворить часть электролита до того, как добавить порошкообразный оксид натрия и хрома. Как только раствор испарился, исследователи соединили катод с электролитом и анодом, сформировав из них батарею.

В ходе испытаний была подтверждена электрохимическая стабильность батареи: она выдержала напряжение в 3 В, которое обычно повреждает многие другие твердые электролиты. После 250 циклов заряда/разряда ее емкость снизилась до 85% от начального уровня.

Перед тем как выходить с ней на рынок, нужно довести этот показатель до 1200 циклов. Кроме того, ее еще нужно протестировать при комнатной температуре, чтобы подтвердить, образуются ли дендриты, если еще больше увеличить напряжение. Эти эксперименты еще впереди

Исследователи

Отметим, то ранее американские учёные нашли структуру в натрий-ионных батареях, которая позволит повысить её эффективность в 20 раз.