Коли справа доходить до альтернативних архітектур акумуляторів, які можуть запропонувати покращену продуктивність, є багато можливостей і одна дуже поширена перешкода. Голчасті нарости, які називаються дендритами, утворюються на електроді, що перешкоджає роботі багатьох перспективних експериментальних батарей. Команда з Техаського університету в Остіні пропонує екологічно чисте рішення, використовуючи нову технологію виготовлення, подібну до шарів випічки.
Технологія, що лежить в центрі цього дослідження, — натрієва батарея і є привабливою пропозицією, оскільки вони уникають металів, таких як літій і кобальт, які використовуються в сучасних батареях. Видобуток цих матеріалів пов’язаний із впливом на навколишнє середовище, таким як забруднення водних ресурсів та деградація ґрунту, а також проблеми прав людини, пов’язані з дитячою працею.
Натрій, навпаки, дешевий, його багато, і він обіцяє більш екологічно безпечне рішення для зберігання енергії. Але спроби довести їх характеристики до рівня сьогоднішніх літій-іонних акумуляторів були затьмарені декількома проблемами,
зокрема утворенням дендритів. Вони мають тенденцію рости на аноді під час циклу роботи пристрою і можуть спричинити коротке замикання, перегрів або загоряння батареї.
Дослідники з UT Austin вважають, що вони знайшли вирішення цієї проблеми за допомогою композитного матеріалу під назвою інтерметалід телурид сурми натрію, який служить анодом.
Він утворений тонкими листами металевого натрію, які намотуються на порошок телурид сурми і складаються самі по собі. Цей процес повторюється знову і знову для формування матеріалу анода і призводить до однорідного розподілу атомів натрію, що знижує ймовірність утворення дендритів.
Новий металевий натрієвий анод для акумуляторних батарей перешкоджає утворенню дендритів (ліворуч), що є загальною проблемою зі стандартними металевими натрієвими анодами (праворуч)
«Подумайте про приготування листкового тіста, такого як спанакопіта», - каже автор дослідження Девід Мітлін, який створив матеріал.
Композитний матеріал робить більше, ніж просто запобігає утворенню дендритів і покращує стабільність натрієвої батареї. Вчені відзначають, що він має вищу теоретичну щільність енергії, ніж будь-який існуючий натрієво-іонний анод, і тому може призвести до більшої ємності зберігання, а також дозволяє йому заряджатися з тією ж швидкістю, що й літій-іонний акумулятор.
«Ми, по суті, вирішуємо дві проблеми одночасно», — каже Мітлін. «Як правило, чим швидше ви заряджаєтеся, тим більше цих дендритів виростає. Тож якщо ви пригнічуєте ріст дендритів, ви можете заряджатися й розряджатися швидше, тому що це безпечно».
Вчені подали патент на технологію і опублікували свої дослідження в журналі Advanced Materials.
Джерело newatlas.com
