Одно из серьезных ограничений для отказа от ископаемого топлива и перехода на возобновляемую энергетику и электромобили — несовершенство современных аккумуляторов. Литий — основной элемент самого распространенного сегодня типа батарей — дорог, а его залежи распределены по планете неравномерно. Кроме того, для его добычи требуется израсходовать большой объем пресной воды и энергии.

Альтернативой литию может стать натрий — недорогой элемент, запасы которого практически безграничны. Проблема в том, что попросту заменить литий на натрий не получится из-за разницы в размере ионов. К примеру, натрий не поместится между слоями углерода в графитовом аноде батареи. Поэтому ученым нужно найти новый материал для электрода, который позволит создать емкие, безопасные и быстро накапливающие энергию аккмуляторы, пишет Phys.org.

Две команды из Британии утверждают, что совместными усилиями им удалось решить эту задачу.

Прогнав несколько квантово-механических моделей на суперкомпьютере, Эндрю Моррис и его команда из Бирмингемского университета смогли спрогнозировать, что произойдет, если поместить натрий в фосфор. Вместе с коллегами из Кэмбриджа, которые провели эксперименты, они подтвердили расчеты, выяснив, что фосфор образует спирали на промежуточных стадиях зарядки.

Ученые определили окончательную конструкцию электрода, который способен обеспечить емкость носителей заряда, в семь раз превышающую графит того же веса.

Это открывает новые пути создания высокопроизводительных натрий-ионных анодов.

«Мы предсказали, как фосфор будет вести себя в качестве электрода, еще в 2016 году, а теперь… можем понять, как улучшить наши прогнозы, — говорит Моррис. — Поразительно, насколько хорошо работает подход, сочетающий теорию и эксперимент». 

Не все готовы списывать литий со счетов. Стартап Lilac Solutions предлагает эффективный и чистый способ добычи лития из озер, которые уже признали непригодными. Главный компонент их технологии — ионный обмен.