В целях развития технологий хранения энергии исследователи разработали твердотельные электролиты с высокой ионной проводимостью для натрий-ионных аккумуляторов, которые значительно повышают производительность при комнатной температуре. Эта разработка не только открывает путь к более эффективным и доступным решениям для хранения энергии, но и повышает жизнеспособность натрий-ионных батарей как устойчивой альтернативы традиционным литий-ионным системам.
Растущий спрос на возобновляемую энергию подчеркивает необходимость эффективных и доступных решений по хранению энергии. Твердотельные натриевые батареи (SSSB) предлагают заметные преимущества по стоимости и безопасности, особенно для крупномасштабных сетевых приложений.
Однако их широкому внедрению препятствуют проблемы с достижением высокой ионной проводимости в твердотельных электролитах, что является решающим фактором для эффективной передачи и хранения энергии, а также ключевым направлением исследований в области передовых аккумуляторных технологий .
В недавнем исследовании, опубликованном в журнале eScience , представлен новый твердотельный электролит Na 4,92 Y 0,92 Zr 0,08 Si 4 O 12 (NYZS), демонстрирующий исключительную ионную проводимость и электрохимическую стабильность при комнатной температуре.
Этот новый материал заметно повышает эффективную проводимость ионов при комнатной температуре, что имеет решающее значение для практических приложений по хранению энергии. Исследовательская группа достигла этого прорыва, заменив небольшую долю иттрия (Y) на цирконий (Zr) в кристаллической структуре существующего материала, что привело к оптимизированному расположению, облегчающему перемещение ионов натрия.
Этот метод привел к необычайному увеличению ионной проводимости, достигающей 6,5 мСм см -1 для объемной проводимости и 3,3 мСм см -1 для общей проводимости при комнатной температуре. Эти значения являются одними из самых высоких, зарегистрированных на сегодняшний день для натриевых суперионных проводников.
NYZS не только демонстрирует высокую ионную проводимость, но также демонстрирует замечательную электрохимическую стабильность, выдерживая напряжение более 10 В по отношению к Na + /Na, обеспечивая тем самым более безопасную работу батареи в различных условиях.
Доктор Сильвио Индрис, старший научный сотрудник Технологического института Карлсруэ (KIT) и автор исследования, заявил: «Твердый электролит NYZS представляет собой революционный шаг в развитии технологий хранения энергии на основе натрия. Это не только поддерживает превосходную проводимость и стабильность, но также совместим с масштабируемыми производственными процессами, что делает его очень перспективным материалом для будущих решений по накоплению энергии».
Это исследование представляет собой прогресс в разработке натрий-ионных батарей для стационарного хранения энергии. Это может привести к созданию более стабильных и эффективных натрий-ионных батарей , уменьшая зависимость от дорогостоящих материалов, таких как литий и кобальт, которые обычно используются в современных аккумуляторных технологиях.