Проблема изолированного металла, выводящего аккумуляторы из строя, долго считалась непреодолимой для натриевых систем. Исследователи нашли выход: инновационный метод восстанавливает потерянную емкость прямо во время зарядки.
Суть метода RPIC
В современном мире натриевые батареи (AFSB) привлекают как альтернатива дорогим литий-ионным благодаря доступности натрия. Но деградация от «мертвого» натрия – частиц, которые теряют контакт с электродом, – тормозит прогресс. Новый подход, описанный 5 мая в журнале Nature Communications, меняет ситуацию.
Группа под руководством Хуа Ванга из Бэйханского университета ввела стратегию зарядки с обратными импульсами (RPIC – reverse-pulse-interspersed charging). Короткие обратные токи активируют положительный диэлектрофорез. Частицы «мертвого» натрия, с более высокой диэлектрической проницаемостью, притягиваются к зонам сильного поля – обратно к аноду. Там они восстанавливают контакт и работают снова.
Результаты и перспективы
Эксперименты впечатляют. RPIC удваивает срок службы:
- Лабораторные элементы Al||NFPP сохранили 80% емкости после 418 циклов против 215 при стандартной зарядке.
- Полноразмерные аккумуляторы (уровень ампер-часов) – 80% после 830 циклов, 74,6% после 1000 при высокой скорости.
Кроме того, RPIC уменьшает поляризацию, подавляет дендриты и улучшает кинетику электродов.
«Реактивация неактивного щелочного металла является эффективной стратегией для продления срока службы батарей на основе щелочных металлов. До сих пор соответствующие исследования сосредотачивались преимущественно на литиевых батареях, однако реактивация неактивного натрия остается загадкой», – отметили авторы под руководством Вэйхао Вана.
Метод работает для литиевых и калиевых батарей. Натриевый аккумулятор достиг 180 Вт·ч/кг с долгим сроком службы – идеально для электромобилей. Минус: энергоэффективность падает на 16% из-за импульсов, но продленный срок службы компенсирует потери.
