Учёные из Национального университета Сингапура представили прорывную разработку в области энергетики: натрий-ионный аккумулятор нового поколения, который отличается повышенной безопасностью и долговечностью. Ключом к успеху стала недорогая добавка на основе графитового нитрида углерода — материала, синтезируемого из обычной мочевины.
Проблема современных натрий-ионных батарей
Несмотря на то что натрий является более доступным и дешёвым ресурсом по сравнению с литием, широкое распространение таких аккумуляторов ограничено техническими сложностями. Основная проблема кроется в электролитах: многие современные решения используют горючие жидкие компоненты. Переход на твердотельные аккумуляторы, которые потенциально безопаснее, осложняется низкой проводимостью и нестабильностью при прямом контакте с металлическим натрием.
Решение: графитовый нитрид углерода
Исследовательская группа из Сингапура предложила внедрить в структуру полимерного электролита ультратонкие листы графитового нитрида углерода. Эта модификация позволила добиться двух ключевых улучшений:
- Значительное ускорение движения ионов внутри батареи.
- Минимизация риска образования дендритов — микроскопических металлических игл, которые прорастают сквозь электролит и приводят к коротким замыканиям и возгораниям.
Результаты тестов и перспективы
Лабораторные испытания подтвердили эффективность предложенного метода. Проводимость электролита увеличилась более чем в два раза, а срок службы элемента питания вырос почти в 10 раз. Если обычная батарея в ходе экспериментов переставала функционировать спустя 250 часов, то улучшенный прототип продолжал стабильно работать на протяжении более 2000 часов.
Показатели износостойкости также оказались впечатляющими: после 500 полных циклов зарядки и разрядки аккумуляторы сохранили около 95% своей изначальной ёмкости. Дополнительным преимуществом стала повышенная механическая прочность новых источников питания, что делает технологию перспективной для коммерческого использования в различных устройствах.
