Дослідники зі Стенфордського університету розробили новий катод для натрій-іонних акумуляторів, який дозволить досягти ємності, порівнянної з літій-іонними акумуляторами при набагато меншій вартості виробництва. Дослідження опубліковано в журналі.
Багато сучасних електронних пристроїв працюють за рахунок літій-іонних акумуляторів. Їх принцип дії заснований на тому, що при розрядці іони літію переміщуються від аноду до катода, а електрони в протилежному напрямку. Вони мають високі електричні характеристики, але через обмежені запаси літію сировина для їх створення коштує дорого. Через це вчені шукають альтернативні матеріали. В якості однієї з таких альтернатив пропонуються натрій-іонні акумулятори, що працюють за таким же принципом, але використовують натрій як іони, що переміщуються між електродами. Але такий тип батарей також має недолік: незважаючи на набагато меншу вартість, такі батареї, як правило, мають невисоку ємність.
Американські вчені розробили новий натрієвий катод, що дозволяє домогтися високої ємності. Як матеріал вони вибрали родизонат натрію Na2C6O6. Попередні дослідження показали, що ця речовина має високу теоретичну ємність, але на практиці значно втрачає її після першого циклу зарядки-розрядки. Вчені з'ясували, що причина такої поведінки полягає в незворотному фазовому переході родизонату натрію з лід-фазу з різними структурами, через що кількість іонів натрію, які «приймаються» під час розрядки, зменшується.
Як вирішення цієї проблеми дослідники запропонували використовувати спеціальний електроліт диглим, що полегшує фазовий перехід, а також катод, що складається з невеликих частинок, розміром близько сотень нанометрів. Вчені перевірили електричні властивості такої конфігурації, і з'ясували, що ємність електрода становить до 484 міліампер-год на грам при теоретичній ємності 501 мільйампер-год на грам, що досягається при приєднанні чотирьох іонів натрію до всіх молекулів родизонату.
Вчені вважають, що така будова електродів дозволить створювати набагато дешевші, але в той же час ефективні акумулятори на основі натрію. Незважаючи на те, що вони провели первинні тести з анодом на основі фосфору і вуглецю, в майбутньому вони планують оптимізувати матеріал і будову аноду для створення повноцінного ефективного акумулятора.
У 2015 році інша група американських фізиків запропонувала використовувати новий матеріал для катодів натрій-іонних акумуляторів. Цікаво, що ця група дослідників працювала під керівництвом Джона Гуденафа - винахідника літій-іонного акумулятора.