Исследователи из Бристольского университета, Имперского колледжа и Университетского колледжа Лондона разработали метод использования материала, полученного из морских водорослей, в качестве сепаратора в батареях, что открывает путь к более экологичному хранению энергии с повышенной эффективностью по сравнению с современными технологиями.
«Цель сепаратора состоит в том, чтобы разделить функционирующие части батареи, плюс и минус, и обеспечить свободную транспортировку заряда», объяснил первый автор исследования, студент Бристольского института композитов (BCI) Цзин Ван. «Мы показали, что материалы на основе морских водорослей могут сделать сепаратор очень прочным и предотвратить его прокол металлическими конструкциями, изготовленными из натрия. Это также позволяет увеличить емкость и эффективность хранения, увеличивая срок службы батарей – то, что является ключом к более длительному питанию таких устройств, как мобильные телефоны».
Разработанный для использования в батареях с металлическим натрием, которые исследуются в качестве будущей замены батареям на основе лития, материал сепаратора получен из природных бурых водорослей и сделан пригодным для использования в батареях путем электропрядения в нановолокна. Несмотря на его натуральное происхождение и отсутствие добавок, команда обнаружила, что он обеспечивает стабильную и длительную цикличность заряда-разряда при высокой плотности тока – ключ к надеждам на замену менее экологически чистых альтернатив.
«Я был рад увидеть, что эти наноматериалы способны укрепить материалы сепаратора и расширить наши возможности по переходу на батареи на основе натрия», добавил руководитель исследования, профессор BCI Стив Эйххорн. «Это означает, что нам не придется полагаться на дефицитные материалы, такие как литий, который часто добывается неэтичным способом и с использованием большого количества природных ресурсов, таких как вода. Эта работа демонстрирует, что более экологичные формы хранения энергии, не наносящие вреда окружающей среде при их производстве, возможны».
Этот подход обеспечивает новую перспективу и руководство по проектированию для стабилизации других металлических батарей, таких как системы на основе калий-, цинк-, алюминий-, кальций- и магний-металл», заключают исследователи, «демонстрируя многообещающее решение для повышения числа циклов в сочетании с оптимизированными электролитными системами. Учитывая возобновляемость предшественника и масштабируемость при относительно низкой стоимости в этом экологически безопасном процессе синтеза, эта работа предлагает новые возможности для реализации недорогих, устойчивых, безопасных и надежных перезаряжаемых натриево-металлических батарей с высокой плотностью энергии в крупномасштабном хранении энергии в ближайшем будущем».
Работа группы была принята к публикации в журнале Advanced Materials, а препринт в открытом доступе доступен в онлайн-библиотеке Wiley.
