Литий встречается в земной коре примерно в тысячу раз реже, чем натрий. Хуже того, его месторождения расположены крайне неравномерно: 75% добывают в «литиевом треугольнике» Чили, Аргентины и Боливии. Вдобавок, его добыча сопряжена со значительным промышленным загрязнением и затоплением больших территорий. Натрий же получают из морской воды или кальцинированной соды гораздо более щадящими для окружающей среды способами.
Для того чтобы сделать натриевую батарею конкурентноспособной, плотность ее энергии должна быть не хуже, чем у литий-ионной. Для этого исследователям из Калифорнийского университета в Сан-Диего пришлось разработать новую архитектуру натриевых батарей, сообщает Science Daily.
Обычно у аккумуляторов есть анод, накапливающий ионы в процессе зарядки и отдающие в ходе использования накопленной энергии. Батареи без анода хранят ионы в виде электрохимического осаждения на щелочном металле непосредственно на токосъемнике. Такой подход обеспечивает более высокое напряжение элемента питания, меньшую стоимость и повышенную плотность энергии. Однако у него есть и минусы.
«Любой безанодной батарее необходим хороший контакт между электролитом и токосъемником, — сказал Грейсон Дейшер, первый автор исследования. — С жидким электролитом в этом нет ничего сложного, поскольку жидкость проникает повсюду и контактирует с любой поверхностью. Твердый электролит так не умеет».
С другой стороны, жидкие электролиты становятся причиной постепенного возникновения пассивирующего слоя, который уменьшает производительность батареи. Поэтому вместо электролита, окружающего токосъемник, ученые использовали токосъемник из алюмниевого порошка, окружающий твердый электролит, как жидкость.
Ученые запатентовали свою разработку и рассчитывают, что преимущества новой архитектуры окажутся достаточными для того, чтобы технологию заметили и взяли в производство.
В мае компания China Southern Power Grid Energy Storage ввела в эксплуатацию накопительную электростанцию на 10 МВт⋅ч, работающую на натрий-ионных батареях, в городе Наньнин на юго-западе Китая. Станция состоит из 22 000 натриево-ионных аккумуляторных элементов емкостью 210 А⋅ч.
