Алтернатива на литиевите батерии – зарежда се за минути и не избухва

Натриеви батерии се очертават като страхотна алтернатива на литиевите
(снимка: KAIST)

Корейски изследователи разработиха нов тип батерия – натриево-йонна с ултрабързо презареждане. Основната ѝ разлика от литиевите батерии е, че се зарежда до 100% само за няколко минути, а често и по-бързо. Основава се на суперкондензаторна технология, а освен това не избухва и гори лошо.

Учени от Корейския институт за напреднали науки и технологии (KAIST) са направили обещаващ пробив в областта на батериите, за който съобщи TechSpot. Те са разработили нова натриево-йонна батерия, която може не само да съхранява електричество, но и да се зарежда със светкавична скорост. Разработката може да направи революция в областта на преносимите източници на електроенергия.

Като дизайн натриево-йонните батерии са подобни на конвенционалните литиево-йонни батерии, които имат три проблема – зареждат се бавно, изгарят бързо и се утилизират лошо. Благодарение на почти подобния дизайн, новите батерии могат да бъдат изпратени на производствената линия, без да са необходими големи инвестиции в модернизиране на производството.

Промяна в преносимата енергия

В новите батерии натриевите йони заместват литиевите йони в катода, а литиевите соли в електролита (течността, която помага за прехвърлянето на заряда между електродите на батерията) се заменят с натриеви соли. Корейските учени не разкриват подробно техническите характеристики на своето изобретение.

Самите натриево-йонни батерии не са най-новата технология. Но в оригиналния си вид те значително отстъпват дори на старите литиеви батерии като време на зареждане и плътност, поради което масовото им разпространение все още не е настъпило. Но технологията постепенно набира скорост, защото наличните суровини, използвани за направата на литиеви батерии, са 1000 пъти по-малко от натриевите компоненти.

Всъщност специалистите на KAIST просто премахват основния недостатък на натриево-йонните батерии – бавната скорост на зареждане. Те успяват да направят това с помощта на технологии, които се използват в суперкондензаторите – модерни батерии, способни да съхраняват големи запаси от енергия в малък обем.

Можете незабавно да „изпомпвате” енергия в тях и да я извлечете също толкова бързо. Срокът на експлоатация на суперкондензаторите е практически неограничен.

Екипът на KAIST заменя конвенционалните катодни материали на батериите с тези, използвани в суперкондензаторите, а това води до високоенергийна и мощна хибридна натриева батерия, която може да се зарежда бързо. Направени са промени в анода за увеличаване на капацитета и е използван специален метод за синтезиране на оптимизиран електроден материал.

Без недостатъци

Натриево-йонните батерии са лишени от още два фундаментални недостатъка на своите литиево-йонни конкуренти. Първо, те са десетки пъти по-безопасни, тъй като горят много лошо, и второ, могат да бъдат разредени до нула и след това презаредени без никакви последствия.

Този трик не работи с литиевите батерии – спад на напрежението до 0V означава, като правило, необходимост от закупуване на нова батерия или използване на специализирани зарядни устройства. Последните обаче невинаги помагат при 100% разреден акумулатор и дори могат да доведат до запалване. Също така натриево-йонните батерии елиминират риска от прегряване, поради късо съединение.

Според изследователите, работещи по проекта, новата батерия има плътност, която надвишава плътността на наличните в търговската мрежа литиево-йонни батерии. Това означава, че корейските учени са успели да преодолеят ограничението на натриево-йонните батерии да съхраняват толкова енергия, колкото литиево-йонните батерии със същите размери.

Идеални за електронни устройства и електромобили

В резултат на всички подобрения става възможно създаването на натриевите батерии, които са по-компактни от литиевите, като същевременно имат същия капацитет. Така натриевите батерии вече стават идеални за използване във всички видове електронни джаджи. Такива батерии са компактни, леки, безопасни и бързо се зареждат.

Натриевите батерии също биха могли да окажат голямо влияние върху пазара на електрически превозни средства, който изпитва бавни темпове на растеж, дължащи се отчасти на литиевите батерии. Електрическите автомобили с такива батерии се зареждат твърде бавно и горят твърде добре, а смяната на батерията винаги, с изключение на гаранционните случаи, е силен удар по портфейла.

Захранвани от натриеви батерии, електрическите превозни средства ще могат да се зареждат за няколко минути – колкото обикновено отнема зареждането на пълен резервоар на лек автомобил с двигател с вътрешно горене.

Учените от KAIST не посочват сроковете за комерсиализация на тяхната технология. Липсата на необходимост от модернизиране на производството и достъпната наличност на компоненти за сглобяване на натриево-йонни батерии обаче дават надежда, че появата им в устройства и автомобили ще стане в рамките на няколко години.