Натрий, «уложенный» особым образом, можно использовать вместо лития для производства аккумуляторов, установила международная группа ученых. 17 июля об этом сообщил информационный бюллетень Phys.org со ссылкой на журнал Nano Energy.

Ученые из НИТУ «МИСиС» Российской академии наук (РАН) и Центра Гельмгольца Дрездена-Россендорфа во главе с профессором Аркадием Крашенниковым установили, что натрий (Na), «уложенный» особым образом, может заменить в аккумуляторах более дорогой и ограниченный по природным запасам литий (Li). Батареи стали бы значительно дешевле, оставаясь при этом эквивалентными по емкости или даже став более емкими.

Ученые обнаружили, что если атомы внутри образца структурировать определенным образом, то и другие щелочные металлы, а не только литий, также начинают демонстрировать высокую энергоемкость.

Наиболее перспективной заменой литию является натрий, так как биграфеновый сэндвич из атомов натрия демонстрирует анодную емкость, сравнимую с емкостью графитового анода в литий-ионных батареях. При этом натрий встречается гораздо чаще, чем литий, проще добывается, а потому дешевле.

Особым способом укладки атомов щелочных металлов является их фактическое расположение один над другим. Этого добиваются путем переноса атомов натрия в пространство между двумя листами графена под высоким напряжением. Получается своеобразный сэндвич, в котором между двумя слоями углерода (графена) расположены два слоя щелочного металла.

Следующий шаг исследовательской группы — создание экспериментального образца и его лабораторные исследования. Эксперимент будет проводить Институт Макса Планка по исследованию твердого тела из германского Штутгарта.

В случае успеха исследования могут привести к созданию нового поколения натриевых аккумуляторов, которые будут значительно дешевле, чем литий-ионные батареи.

Напомним, литий-ионные аккумуляторы используются в современной жизни повсеместно — от мобильных телефонов и ноутбуков до различных транспортных средств и космических кораблей. Они появились на рынке в 1991 году, а в 2019 году их изобретатели удостоились Нобелевской премии по химии за революционный вклад в развитие технологии.

Однако литий — дорогостоящий щелочной металл, его запасы на Земле ограничены. При этом в настоящее время альтернативной замены литий-ионным аккумуляторам не существует.