Предложен новый тип аккумуляторов — натрий-ионный высокой емкости. Что это за технология и какие у нее преимущества?

^{Источник: theengineer}

Аккумуляторы за последние пару десятков лет фактически не изменились. Есть определенные новшества, но они, скорее, косметические. А технологии движутся вперед и требуют новых возможностей от батарей. Периодически публикуются новые работы в этом направлении, но, к сожалению, практического применения они не получают. Сейчас корейские ученые предложили еще один вариант, и, возможно, он таки получит реализацию. Подробности под катом!

Основные преимущества — сверхбыстрая зарядка (до 100% всего за несколько минут) и надежность. Авторы идеи утверждают, что такие батареи взрываться не будут, а это как раз слабое место современных аккумуляторов. Горят телефоны, электромобили — редко, но метко и неожиданно.

Так вот, группа исследователей из Корейского института передовых наук и технологий (Korea Advanced Institute of Science and Technology, KAIST) предложила натрий-ионную батарею. По мнению экспертов, это может быть прорывом. Но, конечно, есть вероятность, что может и не быть — тут уже все зависит от самих авторов идеи и компаний, которые заинтересованы в технологии.

Источник.

Корейцы утверждают, что конструкция батареи остается примерно той же. Но это — преимущество, поскольку такие аккумуляторы можно без проблем перерабатывать. Как известно, литий-ионные батареи поддаются переработке плохо. Что касается подробностей, то в разработке применяются ионы натрия, который становятся альтернативой литию. Кроме того, соли лития в электролите тоже заменяются натрием (точнее, его солями). К сожалению, исследователи не раскрывают технические подробности — возможно, боятся, что их идею перехватят.

Да, но в большинстве существующих разработок, несмотря на все достоинства, есть недостаток — медленная зарядка. А это автоматически делает технологию нишевой. Ведь и пользователям мобильных устройств, и владельцам электромобилей вовсе не нравится ждать по полдня.

Новшество корейской разработки — как раз о быстрой зарядке. Возможно, это станет мощным стимулом для технологического прорыва, поскольку натриевые аккумуляторы все же используются и становятся все актуальнее, несмотря на нишевость.

Корейцы применили технологии, которые традиционно используются в суперконденсаторах. Стоит напомнить, что эти накопители энергии очень быстро, почти мгновенно, заряжаются, и также быстро могут энергию отдать. Кроме того, срок службы суперконденсаторов больше, чем у литиевых аккумуляторов.

Как говорилось выше, Na-Ion батареи еще и безопасны, поскольку они почти не горят, плюс не боятся полной разрядки, в отличие от литиевых. Если в последних напряжение падает до нуля, то, скорее всего, восстановить батарею уже не удастся. Есть способы восстановления, но они работают далеко не всегда.

И еще одно преимущество натриевых батарей — отсутствие перегрева из-за короткого замыкания, что иногда приводит к возгоранию литиевых аккумуляторов. Горят они очень эффектно — на YouTube роликов на эту тему много.

Ученые раскрыли самый минимум подробностей о технологии. Но они сообщили что плотность новых батарей выше, чем у литий-ионных. И это как раз является достижением, поскольку в текущих коммерческих версиях Na-Ion аккумуляторов ситуация обратная. Они обычно больше по объему, чем литиевые батареи аналогичной емкости.

Соответственно, новые натриевые аккумуляторы можно использовать во всех сферах и отраслях, где применяются литиевые. Для индустрии электромобилей поиск альтернативы литиевым аккумуляторам крайне важен, поскольку лития на Земле в форме, в которой его можно добывать, не так и много. А основные месторождения размещены в нескольких странах. Тот же Китай уже начал ограничивать поставки ресурсов, необходимых для производства аккумуляторов.

Источник.

Поскольку в электромобилях такие батареи весьма габаритны, для их производства нужно много лития. В итоге стоимость аккумулятора составляет весьма заметную часть машины. С натриевыми батареями ситуация может измениться. Если электромобили и не станут дешевле, то повысится их надежность и скорость зарядки.

В конце прошлого года стало известно, что японская компания Koike разработала монокристалл, который можно использовать в качестве электролита в батареях. Его сопротивление примерно на 90% меньше, чем у материалов на основе поликристаллов, используемыми в стандартных твердотельных аккумуляторах. По словам авторов идеи, новинка позволяет увеличить срок службы аккумуляторов до 10 раз. Но здесь есть ограничение.

Большие монокристаллы получить трудно. Koike удалось запустить производство монокристаллов диаметром до 25 мм. Это существенно ограничивает область применения твердотельных аккумуляторов. Их можно устанавливать в небольших медицинских устройствах, таких как кардиостимуляторы, умные часы и другие носимые гаджеты.

В целом, можно сказать, что сегодня компании и научно-исследовательские организации стали искать альтернативу Li-Ion аккумуляторам из-за дефицита лития. Возможно, в течение пары лет прорыв все же реализуют и мы получим надежные и емкие батареи нового типа.

• Как мы перезапустили дизайн-систему: ошибки и лучшие практики
• Ретроспектива: как поменялся образ айтишника в кино за 60 лет
• Что такое сетевые интерфейсы и как они устроены