EVERYTHING
Як повідомляє Interestingengineering, дослідники з Південної-Східного університету (Southeast University) у співпраці з HiNa Battery Technology та Yangzhou University створили подвійний медіаторний електроліт. Цей матеріал спрямований на подолання двох головних викликів, які обмежують використання натрієвих металевих батарей: низький транспорт іонів натрію та нестабільні інтерфейси електродів, що призводять до росту дендритів і відмови системи.
Покращення швидкості руху іонів
Новий електроліт використовує комбінацію тінь-іонів (Sn²⁺) та дифлуоро(оксалатом)боратних іонів (DFOB⁻). Ця синергія регулює як структуру самого електроліту, так і рух натрієвих іонів. DFOB⁻ послаблює взаємодію між іонами натрію та полімерною мережею, що звільняє більше іонів для руху.
Симуляції показали, що швидкість дифузії іонів натрію досягає 16.8 Ų ns⁻¹, що приблизно у шість разів вище, ніж у звичайних рідких електролітів. Крім того, матеріал формує захисні шари на обох електродах під час експлуатації:
- На аноді з металу натрію тінь-іони створюють інтерфейс, багатий на сплав натрій-тінь, що сприяє рівномірному відкладанню натрію.
- На катоді DFOB⁻ допомагає сформувати тонкий та механічно міцний захисний шар, зменшуючи деградацію електроліту.
Подвійне взаємозв'язування дизайну також підвищує загальну стабільність електроліту, забезпечуючи плавний транспорт іонів натрію навіть за високих струмових навантажень.
Тривала циклічна стабільність та продуктивність
Лабораторні випробування підтвердили високу ефективність розробки. Натрієві симетричні клітини працювали протягом 6000 годин без відмов, пов'язаних із дендритами, при густині струму 0.1 mA cm⁻². Коли батареї були поєднані з катодами натрію-ванадію фосфату, вони все ж таки забезпечили 80.1 mAh g⁻¹ навіть при ультрашвидкому заряджанні, що еквівалентно повному заряду приблизно за чотири хвилини.
Крім того, клітини зберегли 90 відсотків своєї ємності після 2000 циклів заряд-розряд при високій швидкості заряджання 3C. Електроліт залишався стабільним до 4.7 вольт, що потенційно розширює його сумісність із катодами з вищим робочим напругою.
Ці результати є одними з найсильніших, які були представлені для систем натрієвих металевих батарей, демонструючи значний прорив у напрямку створення високопродуктивних та довговічних накопичувачів енергії.