Производители ищут замену литию для аккумуляторов электромобилей и сетевых накопителей. Натрий — один из кандидатов: он дешевый и широко распространен. Китайская компания Hina выпустила коммерческие натрий-ионные батареи. Группа специалистов из Германии провела их детальное тестирование в разных условиях.
Фото: ScienceDaily
Специалисты из Рейнско-Вестфальского технического университета Аахена проверили 120 ячеек от Hina. Они измерили однородность элементов с помощью импедансной спектроскопии — метода, который не разрушает батарею. Затем испытали образцы при разных токах и температурах от -20 °C до 45 °C. Рентгеновские снимки помогли изучить внутреннее устройство, размеры электродов и состав материалов.
Самая интересная особенность конструкции — бесконтактный двойной алюминиевый токосъемник. Такая схема уменьшает электрическое сопротивление и выравнивает температуру по всей ячейке. По словам руководителя работ Морица Шютте, эта архитектура сильно напоминает ту, что применяет Tesla. Особенно его удивила стабильность характеристик от элемента к элементу — разброс оказался минимальным.
При этом технология пока имеет ограничения. Натрий-ионные батареи уступают лучшим литий-ионным решениям по плотности энергии, а зарядка при низких температурах остается проблемной областью. Кроме того, в отдельных участках катода обнаружили повышенное содержание меди с неравномерным распределением.
Еще один сюрприз — медь. В некоторых участках катода ее концентрация оказалась неожиданно высокой и распределялась неравномерно. Ученые хотят разобраться, как это влияет на работу и старение батареи. В будущем, по мнению Шютте, стоит попробовать отказаться от никеля и меди, сохранив при этом достойную плотность энергии.
Натрий доступнее лития, поэтому производство может обходиться дешевле. У таких батарей меньше рисков с поставками сырья. Они хорошо показывают себя при низких температурах под нагрузкой — это плюс для систем хранения энергии в холодных регионах. Но по плотности энергии коммерческие натриевые элементы пока уступают лучшим литиевым.
