0 |
Новый электрод, разработанный в Национальной лаборатории PNNL (Pacific Northwest National Laboratory), значительно увеличивает эффективность, безопасность и срок эксплуатации натриевых батарей (Na-beta batteries, NBB).
Технология NBB, использующая керамическую электролитную мембрану для транспортировки ионов натрия между катодом (из металл-галогенного соединения) и анодом (из натрия), считается весьма перспективной для аккумуляции энергии ветрогенераторных и солнечных электростанций.
Энергоемкость современных NBB можно менять в широких пределах: от нескольких киловатт- до многих мегаватт-часов. Но такие батареи способны функционировать только при температурах не менее 350 °C, что накладно по цене, снижает безопасность и долговечность их работы.
Натрий имеет очень низкую температуру плавления, порядка 98 ºC, таким образом в работающей батарее натриевый анод находится в жидком состоянии. Эффективность переноса ионов в значительной мере зависит от площади контакта между натрием и твердым керамическим электролитом, разделяющим два электрода. Проблема заключается в том, что вблизи точки плавления натрий собирается в практически сферические капли, имеющие минимальную область контакта с электролитом. Для полного «смачивания» керамической поверхности необходим нагрев до 350 ºC, требующий в свою очередь повышенного расхода энергии и дорогих теплостойких конструкционных материалов, таких как сталь.
Созданный в PNNL анод содержит добавку цезия. Смешивание натрия с еще одним легкоплавким металлом дает сплав, «смачивающий» электрод при гораздо более низких температурах.
Экспериментальный прототип такой батареи продемонстрировал такую же удельную энергоемкость (420 Ач/кг), что и обычные NBB, но при гораздо более низкой температуре (150 °C). Кроме того, если NBB сохраняла лишь 70% емкости после 60 циклов перезарядки, то новая батарея даже после 100 циклов сберегла 97% своего ресурса.
Снижение температуры позволяет вместо стали изготовлять корпус батареи из полимеров и других более дешевых материалов. Это помогло бы частично скомпенсировать увеличение себестоимости из-за применения более дорогого цезия вместо натрия и оптимизировать производственный процесс.
Если испытания возможностей масштабирования новой технологии пройдут успешно, это достижение, представленное в издании Nature Communications, будет способствовать расширению использования NBB далеко за пределы 300 МВт — сегодняшней оценки совокупной емкости таких батарей для США, Японии и Европы.
Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365
0 |