Учёные из Национального университета Сингапура разработали более безопасный натрий-ионный аккумулятор нового поколения. Для этого они использовали дешёвую добавку на основе графитового нитрида углерода — материала, который можно получать из обычной мочевины. Разработка должна сделать твердотельные батареи стабильнее, долговечнее и менее пожароопасными.

Изображение сгенерировано ChatGPT

Главная проблема современных натрий-ионных аккумуляторов заключается в электролитах. Несмотря на дешевизну и доступность натрия по сравнению с литием, многие такие батареи всё ещё используют горючие жидкие компоненты. А твердотельные версии страдают от плохой проводимости и нестабильной работы при контакте с металлическим натрием.

Сингапурские исследователи решили эту проблему, добавив в полимерный электролит ультратонкие листы графитового нитрида углерода. В результате ионы внутри батареи начали двигаться заметно быстрее, а риск образования металлических дендритов — микроскопических игл, способных вызвать короткое замыкание и возгорание — существенно снизился.

По данным команды, новый материал более чем в два раза улучшил проводимость электролита и резко повысил срок службы аккумулятора. В испытаниях обычная батарея выходила из строя примерно через 250 часов работы, в то время как улучшенная версия работала свыше 2000 часов.

Собранные прототипы также показали хорошую долговечность: после 500 циклов зарядки и разрядки аккумуляторы сохранили около 95% первоначальной ёмкости. Кроме того, батареи стали прочнее и устойчивее к механическим повреждениям.