Ученые нашли способ увеличить зарядную емкость натриево-ионного аккумулятора

Коммерческое производство натриево-ионных аккумуляторов станет на шаг ближе к реальному воплощению, благодаря новому исследованию ученых из университета штата Канзас. Они разработали новую многослойную бумагу из нано-листов, которая может быть использована в качестве отрицательного электрода в натриево-ионных батареях.

Новый материал для отрицательного электрода состоит из чередующихся слоев дисульфида молибдена и графеновых нано-листов. Как утверждают исследователи, он может функционировать и как активный материал, который эффективно аккумулирует атомы натрия, и как гибкий токосъемник.

Ранее в качестве отрицательных электродов для натриево-ионных батарей использовались материалы, легированных натрием. Эти материалы в процессе цикла зарядки/разрядки набухают до 400 – 500 процентов от первоначальной формы, что приводит к механическим повреждениям и потере электрического контакта с коллектором тока. В отличие от них, дисульфид молибдена, основная составляющая бумажного электрода, совершенно по другому взаимодействует с ионами натрия, с использованием интеркалирования и конверсии. Более того, бумажный электрод обеспечивает стабильную зарядную емкость – 230 mAh.g -1 – по отношению к общей массе электрода. А благодаря чередованию слоев и пористой структуре бумажного электрода, создаются ровные однородные каналы для диффундирования ионов натрия при разрядке и зарядке аккумулятора. Эта конструкция также исключает необходимость использования полимерных связующих агентов и медной токоприемной фольги.

Как отмечают исследователи, новый вариант натриево-ионного аккумулятора функционирует при комнатной температуре, тогда как большинство коммерчески доступных натриево-серных батарей могут работать при температурах, близких к 300 градусов по Цельсию. Помимо использования в натриево-ионных батареях, графеновые нано-листы могут быть использованы также для изготовления супер-конденсаторов и полимерных композитов.

В настоящее время исследователи работают над коммерциализацией новой технологии, а также продолжают изучать возможности хранения ионов лития и натрия в других нано-материалах.