В РФ ищут способы применения натрия в разных накопителях энергии
Сотрудники кафедры электрохимии химфака МГУ им. М.В. Ломоносова находятся в поисках идеальных сочетаний материалов для альтернативных аккумуляторов. Пока большая часть рынка принадлежит литий-ионным батареям, российские ученые ищут способы применения других щелочных металлов в разных накопителях энергии. Самый перспективный сегодня – натрий.
«В натрий-ионных аккумуляторах есть материалы, которые имеют большую термическую стабильность. И то, что натрий-ионные аккумуляторы можно собирать на основе алюминиевой фольги, как на положительном электроде, так и на отрицательном, позволяет хранить данные аккумуляторы в полностью разряженном состоянии при ноле вольт. Транспортировка таких аккумуляторов будет очень безопасной», – рассказал Руслан Самигуллин, младший научный сотрудник кафедры электрохимии химического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова.
Сотрудники кафедры отметили и доступность альтернативного аккумулятора: натрий находится на седьмом месте в списке самых распространенных на Земле элементов. Его соединения есть в каждом доме – в виде поваренной соли или пищевой соды. Экспериментируют ученые и с углеродными материалами для батарей.
«Из всех возможных видов отходов, в основном биологических, начиная от шелухи от орехов и заканчивая продуктами нефтепереработки, пытаются разработать методику получения углерода. В противном случае ненужные вещи просто выкидываются или сжигаются, а здесь можно сделать полезное», – отметил Олег Дрожжин, ведущий научный сотрудник кафедры электрохимии химического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова.
Однако ученые считают, что потенциал энергоемкости раскрыт не полностью. Совместно со Сколтехом сотрудники МГУ стараются добиться от натрий-ионных батарей производительности, схожей с литий-ионными аккумуляторами.
«Если мы возьмем самую низкую энергоемкую пару из реально работающих в литий-ионных аккумуляторах, то есть это ЛФП (LiFePO4) – фосфат лития железа и оксид лития титана, она используется в электробусах, уже сейчас можно подобрать пары высокомощного катодного материала и высокомощного анодного материала для натрий-ионных аккумуляторов, у которых энергоемкость будет выше на девять процентов», – объяснил Илья Черкащенко, лаборант кафедры электрохимии химического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова, аспирант Сколковского института науки и технологий.
Но эти типы аккумуляторов – не соперники, отмечают специалисты. В портативной технике – телефонах, ноутбуках, фотоаппаратах – замены литий-ионным батареям сегодня не найти. Натрий-ионные же могут применяться в сферах, где нет строгих требований к массе и размерам элемента питания.
«Натрий-ионные аккумуляторы будут хорошо подходить для короткоходных электромобилей, а также для, например, двухколесной электротехники или погрузчиков на складах. В целом натрий-ионные аккумуляторы – это самодостаточная технология. Для конкретных ниш она будет более подходящей, чем и свинцово-кислотные, и литий-ионные аккумуляторы», – подчеркнул Максим Захаркин, научный сотрудник кафедры электрохимии химического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова.
Прототипы, демонстрирующие перспективные возможности натрий-ионного элемента питания, у ученых уже есть – в виде батарей размером не больше привычного телефонного аккумулятора. Крупногабаритные конструкции пока существуют лишь в теории. Как замечают научные сотрудники, создавать мегаваттные установки возможно уже сегодня, если будет интерес со стороны предпринимателей. По словам Олега Дрожжина, для больших экспериментов они всегда открыты.