Logo
Cover

Возросший спрос на электромобили и системы хранения энергии привел к скачку цен на литий — за пару лет его стоимость увеличилась втрое. Команда американских ученых нашла замену популярному металлу. Инженеры предлагают создавать аккумуляторы из натрия и калия. Они не уступают по эффективности литий-ионным батареям и, как оказалось, обладают большей стабильностью.

По данным Bloomberg, к 2030 году крупнейшим добывающим компаниям придется добыть такое количество лития, которым можно будет заполнить 35 фабрик Gigafactory. В разработку новых месторождений потребуется вложить от $350 до $750 млрд.

Однако есть шанс, что к этому времени ученые найдут замену металлу, на основе которого сегодня производят аккумуляторы для систем хранения энергии, автомобилей и портативных электронных устройств. Исследователи из Технологического института Джорджии предлагают заменить литий натрием и калием. О новой альтернативе литий-ионным аккумуляторами они рассказали в своей работе в журнале Joule.

«Считается, что натрий- и калий-ионные батареи быстрее портятся и хранят меньше энергии, чем аналоги. Но мы обнаружили, что это не так», — отметил автор исследования Мэттью МакДауэлл.

В качестве эксперимента инженеры сравнили, как взаимодействуют ионы лития, натрия и калия с частицами сульфида железа, также известного как пирит или «золото дураков». Этот компонент выполнял роль электрода в батарее. 

Наблюдая за реакцией с помощью электронного микроскопа, ученые обнаружили, что при взаимодействии с литием частицы сульфида железа практически взрывались. В то же время натрий и калий заставляли частицы раздуваться, подобно воздушному шару.

Из этого авторы исследования сделали вывод, что аккумуляторы на базе этих металлов обладают большей стабильностью и могут стать эффективной альтернативой литий-ионным батареям.

Ученые предположили, что при реакции с пиритом литий концентрируется у острых кубических кромок материала, в результате частицы сульфида железа оказываются на грани взрыва. Калий и натрий, напротив, рассеиваются вдоль всей поверхности пирита, а частицы сульфида железа при этом приобретают более округлую, мягкую форму.

По словам исследователей, калия и натрия в природе в тысячу раз больше, чем лития. Поэтому эти металлы стоит рассматривать как подходящую и в перспективе более дешевую замену для создания аккумуляторов для электрокаров и систем хранения энергии. Однако по плотности энергии калий и натрий пока уступают литию — особенно если принять во внимание последние разработки. Недавно американские ученые в три раза увеличили плотность энергии в литий-ионных батареях. Для этого они разработали катодный материал на основе фторида железа (III) с увеличенной емкостью.


Подписка — специальный, самый
полезный формат Хайтек+

Ключевые темы и отдельный блок новостей не повторяют материалы сайта. Экономит время, гибкие настройки, адаптируемый объем, в удобное время. Вам понравится!

Оформляя подписку, вы соглашаетесь с политикой обработки персональных данных
Поздравляем! Вы подписаны