Ученые из Токийского университета науки объявили о значительном технологическом прорыве, который может поставить точку в доминировании «рискованных» литий-ионных аккумуляторов.

Новое исследование, результаты которого были опубликованы в журнале Chemical Science, доказывает, что натрий-ионные батареи (SIB) могут не только сравниться с литиевыми по плотности энергии, но и значительно превзойти их по скорости зарядки и уровню безопасности.

Главной проблемой натриевых технологий долгое время была медленная кинетика: ионы натрия двигались в электролите слишком медленно, что напоминало «пробку» на дороге. Профессор Шиничи Комаба и его команда решили эту проблему, разработав инновационный анод из твердого углерода (HC) в сочетании с небольшим количеством оксида алюминия. Этот химически инертный материал позволил ионам натрия свободно проникать в структуру электрода без каких-либо препятствий.

Исследование показало, что ионам натрия требуется меньше энергии для формирования энергетических кластеров в нанопорах углерода, чем ионам лития. Это означает, что при определенных условиях натриевые батареи способны заряжаться быстрее современных аналогов. Кроме того, натрий оказался менее чувствительным к температурным колебаниям, что делает такие аккумуляторы более эффективными в экстремальных климатических условиях.

Вопрос безопасности стал решающим фактором в этом исследовании. Литий-ионные системы подвержены «тепловому разгону» — процессу самовозгорания, который может длиться несколько часов или даже дней и не требует кислорода для горения. Натрий-ионные батареи намного стабильнее и практически не подвержены взрывам или пожарам в случае повреждения.

Благодаря низкой стоимости сырья и высокой стабильности, натрий-ионные аккумуляторы становятся идеальным решением для масштабных систем хранения энергии и электромобилей нового поколения. Ученые уверены, что переход на натриевые технологии позволит избежать рисков, связанных с пожарной опасностью лития, обеспечив при этом невероятную скорость энергообмена.