Литий-ионные батареи можно найти повсюду, от смартфонов до электромобилей. Но материалы, из которых они изготовлены — кобальт и литий — редкие, дорогие и труднодоступные. И чем выше спрос на электроэнергию, тем дороже они будут. Другое дело натрий-ионные батареи — сырье для них есть повсюду, оно дешевое, а его добыча не наносит вреда природе. К сожалению, они не могут удержать столько же энергии, как литий-ионные.

Есть у них и другая проблема — перезарядка. У наиболее перспективных катодов для натрий-ионных батарей во время зарядки образуется слой неактивных кристаллов натрия, который мешает потоку ионов и, в результате, уничтожает аккумулятор.

Команда ученых из Университета штата Вашингтон и Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории разработала натрий-ионную батарею, которая запасает столько же энергии, что и литий-ионная, а работает не хуже них, пишет EurekAlert.

Решением ученых стало создание слоистого катода из окисел металла и жидкого электролита с дополнительными ионами натрия. Такой соленый раствор лучше взаимодействует с катодом. Дизайн катода и система электролита позволяют ионам натрия постоянно двигаться, предотвращая образование кристаллов. Испытания показали, что емкость натрий-ионной батареи не уступает литий-ионной, и она сохраняет свыше 80% энергии после 1000 циклов заряда и разряда.

«Наше исследование открыло важную связь между развитием структуры катода и поверхностным взаимодействием с электролитом, — сказал профессор Линь Юэхэ, руководитель проекта. — Это самые лучшие результаты, которых добивались ученые со слоистыми катодами натрий-ионных батарей. Они показывают, что такая технология может быть не менее жизнеспособна, чем литий-ионные батареи».

Другой команде ученых из США удалось значительно увеличить плотность энергии натрий-ионных. Они добились высокого КПД за счет использования органического катода.