Китайски учени твърдят, че са направили сериозна крачка към създаването на ново поколение акумулаторни батерии, които могат да се зареждат напълно само за четири минути и да запазват работоспособността си в продължение на години. За разработката съобщава Live Science, позовавайки се на научно изследване, публикувано в списанието Nano-Micro Letters.

Става дума за т.нар. натриево-метални батерии (Sodium Metal Batteries – SMB) – технология, която от години се разглежда като потенциална алтернатива на широко използваните литиево-йонни батерии.

За разлика от натриево-йонните батерии, които използват графитен или въглероден анод, натриево-металните батерии разчитат на анод от чист метален натрий.

Това ги прави по-леки и потенциално по-евтини за производство, тъй като натрият е значително по-разпространен и достъпен от лития и кобалта – двата ключови материала в съвременните литиево-йонни батерии.

Освен това натриевите батерии се смятат за по-безопасни, тъй като са по-малко податливи на т.нар. термичен пробив – верижната реакция, която може да доведе до самозапалване на литиево-йонните клетки при повреда.

Досега технологията трудно излизаше извън лабораториите заради образуването на т.нар. дендрити – игловидни натрупвания от метален натрий, които постепенно пробиват вътрешността на батерията и причиняват късо съединение.

Китайските изследователи твърдят, че са решили този проблем чрез разработването на специален полутвърд гелообразен електролит, наречен Sn-FB QSE.

Според тях той стабилизира вътрешната структура на батерията, предпазва от механични повреди и не позволява образуването на дендрити.

При изпитанията учените са зареждали батерията от 0 до 100% само за четири минути. При този режим тя е запазила капацитет от 80,1 милиамперчаса на грам (mAh/g).

При по-бавно зареждане – за около 20 минути – резултатите са още по-впечатляващи. След 2000 цикъла батерията е съхранила около 90% от първоначалния си капацитет – показател, сравним със съвременните литиево-йонни батерии.

За да проверят устойчивостта на технологията, учените са подлагали батерията на непрекъснати цикли на зареждане и разреждане в продължение на повече от 6000 часа, без да се появят дендрити или къси съединения.

Според авторите именно скоростта на зареждане може да превърне технологията в сериозен кандидат за бъдещите електромобили.

В момента най-бързо зареждащите се серийни електромобили използват изключително мощни зарядни станции. Например китайският BYD Denza достига от 10 до 70% заряд за около пет минути, но това изисква специализирана инфраструктура с мощност до 1 мегават.

За сравнение Tesla посочва, че Model 3 може да се зареди от 10 до 70% за около 15 минути със собствените си 250-киловатови зарядни станции, докато при масовите 50-киловатови зарядни същият процес може да отнеме около час и половина.

Въпреки обещаващите резултати технологията няма да достигне скоро до серийно производство.

Изследователите подчертават, че предстоят независими проверки на резултатите и допълнителни тестове за работа при различни температури. Именно температурните колебания остават едно от най-големите предизвикателства пред батериите, използващи гелообразни електролити.

Ако технологията бъде утвърдена и успешно мащабирана, натриево-металните батерии могат съществено да намалят цената на акумулаторите през следващото десетилетие и да се превърнат в реална алтернатива на литиево-йонните решения както при електромобилите, така и при системите за съхранение на енергия.

---

Този материал е написан с помощта на изкуствен интелект под контрола и редакцията на поне двама журналисти от Клуб Z.