Новая технология устраняет препятствия к широкому внедрению натрий-ионных батарей

Превращая в уголь лигнин, побочный продукт бумажной промышленности, исследователи из Имперского колледжа Лондона (ICL) улучшили энергоёмкость, надёжность и безопасность натрий-ионных батарей. Результаты их работы, опубликованные в журнале Energy and Environmental Science, могут сыграть значительную роль в переходе от литий-ионных батарей к более экологически чистым источникам энергии, в условиях, когда мировые запасы лития быстро истощаются, а дальнейшая добыча и обработка создаёт слишком большой углеродный след.

Современные натрий-ионные аккумуляторы пока не могут сравниться с литиевыми по энергоёмкости. Несмотря на сверхвысокую теоретическую ёмкость батарей с металлическими натриевыми анодами, необходимы дальнейшие исследования, чтобы раскрыть их потенциал и устранить риски, связанные с высокореактивной природой этого щелочного металла.

Замена металлического натрия на маты из карбонизированного лигнина с осаждённым натрием, была предложена группой с Химико-технологического факультета ICL как лучшее промежуточное решение.

Маты из лигнина производились с использованием процесса, известного как электроспиннинг (плетение полимерных волокон в электростатическом поле). Затем волокна карбонизировались с появлением многочисленных дефектов в структуре материала. Такие дефекты и обеспечивали равномерное и стабильное осаждение металлического натрия, отвечающего за накопление энергии. Это привело к увеличению энергоёмкости при одновременном снижении рисков, связанных с ростом дендритов (причина коротких замыканий).

«Новые возможности утилизации лигнина в аккумуляторном секторе и его потенциал для разработки новых технологий на основе натрия, могут произвести революцию в отрасли электромобилей, создав высокоэффективные, безопасные и более стабильные батареи», — считает руководитель исследовательской группы ICL, профессор Магда Титиричи (Magda Titirici).