Литий-ионные аккумуляторы ─ один из самых распространенных источников тока. От них работают сотовые телефоны, ноутбуки, электромобили. Но запасы лития в недрах Земли ограничены, да и добывать его непросто и дорого. Сибирские ученые нашли ему замену – натрий. Его запасов в 10 тысяч раз больше, сырье в 50 раз дешевле, а по своим свойствам натрий не уступает «соседу» по периодической таблице Менделеева. Главная цель исследований ученых – перейти от литий-ионных батареек к натрий-ионным и заменить жидкостный электролит на твердотельный.
Твердотельные электролиты состоят из керамического порошка особой смеси, в которую входит натрий. Порошок спрессовывают в таблетку, запекают при высоких температурах, с двух сторон покрывают тончайшим слоем золота, замеряя ионную проводимость. Аккумулятор с таким электролитом на сто процентов защищен от взрыва и самовоспламенения. Но на этом сибирские химики не остановились.
«Чтобы аккумуляторы были гибкими, наносили меньший урон электролиту при внешних факторах и износах, будут исследованы композиционные полимерно-керамические материалы», ─ пояснил научный сотрудник Института химии твёрдого тела и механохимии СО РАН Александр Шиндров.
Создав новое сердце аккумулятора, сибиряки взялись за катодный материал, разработали особый метод: синтезируют фторид-фосфата и натрия-ванадия. Внутренности новых источников энергии ─ своего рода торт, где чередуются слои созданных материалов.
«Материалы обладают высокоионной проводимостью и высоким напряжением. При этом, если мы вводим атомы высокоотрицательного фтора в структуру таких соединений, удается еще больше повысить рабочее напряжение, и аккумуляторы становятся близки к литий-ионным», ─ рассказала научный сотрудник Института химии твёрдого тела и механохимии СО РАН Дарья Семыкина.
К тому же новые аккумуляторы задерживают энергию на более продолжительное время. Это подтвердили проведенные эксперименты с созданным прототипом. Каким он будет в итоге, пока неясно. Ясно, что использовать новинку можно будет только в крупногабаритной технике, например, в электромобилях, так как, по словам руководителя группы Института химии твёрдого тела и механохимии СО РАН Нины Косовой, натрий более чем в три раза тяжелее лития.
Сибирские химики приступили к усовершенствованию характеристик веществ, из которых состоит новый аккумулятор. На завершение исследований осталось два года. Химики уверены, разработка на рынке будет востребована.
