+38 068 550-55-58
+38 095 852-80-10

Разработаны ионно-натриевые батареи, которые на 80% дешевле литиевых

Ионно-натриевые батареи дешевле на 80% литиевыхПо мере того, как мир движется по пути прогресса от ископаемых ресурсов к возобновляемой солнечной и ветровой энергии, промышленность испытывает большую потребность в аккумуляторных батареях для хранения энергии и обеспечения источников бесперебойного электричества. На этом фоне ученые из Стэнфордского университета (США)  разработали батарею на основе натрия, которая может хранить такое же количество энергии, как и самый современный ионно-литиевый аккумулятор, но стоимость такой батареи на 80% меньше.


Инженер-химик Жэньан Бао и преподаватели факультета Йи Цуй и Уильям Чуе, не являются первыми исследователями, которые разработали ионную батарею. Но они считают, что подход, который они описывают в Nature Energypaper от 9 октября, имеет ценовые и эксплуатационные характеристики для создания ионно-натриевой батареи намного меньшей стоимостью литиево-ионной батареи с одинаковой емкостью.

 

Натрий«Литий трудно превзойти в эффективности», - сказал Бао. «Но литий очень редкий и дорогой, а нам нужно разрабатывать высокопроизводительные, но недорогие батареи, основанные на элементах имеющихся в изобилии, таких как натрий».

 

При использовании материалов, составляющих около четверти цены готового аккумулятора, стоимость не переработанного лития - около 15 000 долларов за тонну является дорогостоящим. Именно поэтому команда Стэнфорда основывает свою батарею на широкодоступных материалах, к которым относится натрий, потому как стоит он всего 150 долларов за тонну.

 

Этот натриевый электрод имеет химический состав, общий для всех солей: он имеет положительно заряженный ион-натрий, соединенный с отрицательно заряженным ионом. В поваренной соли хлорид является положительным зарядом, но в батарее Стэнфорда ион натрия связывается с соединением, известным как мио-инозитол. В отличие от хлорида в поваренной соли, мио-инозитол не является бытовым словом. Но это бытовой продукт,полученный из рисовых отрубей или из жидкости полученной в процессе измельчения кукурузы. Существенным для снижения стоимости аккумуляторных материалов, мио-инозитол является тем что он имеется в изобилии и его органический состав, известный в промышленности.

Что заставляет это работать

Натриевая соль составляет катод, который является полюсом батареи, в которой хранятся электроны. Внутренняя химия батареи перемещает эти электроны к аноду, который в этом случае состоит из фосфора. Чем эффективнее катод перемещает эти электроны в направлении к аноду, тем лучше работает батарея. Ученый Мин Ах Ли и его команда со Стэнфорда усовершенствовали формулу воздействия натрия на мио-инозитол, это позволило потоку электронов, значительно повысить производительность этой ионно-натриевой батареи по сравнению с предыдущими попытками. Исследователи сосредоточились главным образом на выгодных сопоставлениях затрат между их ионно-натриевой батареей и современным литием. Глядя в будущее ученым нужно учитывать объемную плотность энергии - насколько большой должна быть ионно-натриевая батарея для хранения той же энергии, что и ионно-литиевая.


Кроме того, команда оптимизировала цикл зарядки аккумулятора - насколько эффективно аккумулятор хранит электроэнергию, поступающую например с солнечной батареи на крыше, и насколько эффективно она сохраняет такую ​​запасенную энергию, например, для ночного освещения дома. Чтобы лучше понять силы атомного уровня во время этого процесса, ученый Йихюн Хун и аспирант Кипиль Лим работали с Чуэ и Майклом Тони, ученым с Национальной лабораторией ускорителей SLAC. Они точно изучили, как ионы натрия присоединяются и отсоединяются от катода, понимание, которое помогло улучшить их общую конструкцию и производительность батареи.

 

Исследователи из Стэнфорда считают, что их концепт Nature Energy демонстрирует, что батареи на основе натрия могут быть экономически выгодной альтернативой литиевым батареям. Уже оптимизировав катод и цикл зарядки, исследователи планируют сосредоточиться на настройке анода их ионно-натриевой батареи. «Это уже хороший результат, но мы уверены, что его можно улучшить за счет дальнейшей оптимизации фосфорного анода», - сказал Кюи.


Большая вероятность, что в скором будущем новые модели GSM-сигнализаций ТМ «SafeHouse» будут комплектоваться такими аккумуляторами.

 

Другие члены команды исследователей принимавшие участие в этом проекта Стэнфорда: Джеффри Лопеса, Юнмин Сун и Давэй Фэн. Работа была профинансирована Программой исследований усовершенствования аккумуляторных батарей Министерства энергетики США (BMR). Рентгеновские измерения проводились в Стэнфордской лаборатории синхротронного излучения (SSRL), национальной пользовательской установки, управляемой Стэнфордским университетом от имени Министерства энергетики США, Управления по основным энергетическим наукам.

Нет комментариев
Добавить комментарий