Ученые разработали новый материал для анодов натрий-ионных аккумуляторов на основе нанолистов диоксида титана толщиной 10 нм. Они собраны в полые сферы с двойной оболочкой и покрыты слоем углерода толщиной 0,4 нм. Такое решение повышает электропроводность и защищает структуру от разрушения.
В лабораторных тестах материал выдержал 10 000 циклов при зарядке за шесть минут, сохранив емкость 131 мА·ч/г. При ускоренной зарядке за 30 секунд емкость составила 121 мА·ч/г. Для сравнения, аналоги без покрытия разрушались после 400 циклов.
Защитная оболочка ускоряет перенос электронов и предотвращает растрескивание нанолистов. Она также ограничивает контакт с электролитом, что замедляет образование пленки, снижающей запас натрия и ухудшающей характеристики аккумулятора.
Исследователи собрали прототип с катодом из фосфата ванадия-натрия, который прошел более 170 циклов при высокой нагрузке. Электроды сохранили работоспособность даже при повышенной массовой нагрузке.
Технология пока находится на стадии лабораторных испытаний. Новый анод работает при более высоком среднем напряжении, чем твердый углерод, что может снизить общую энергоемкость. Требуются дополнительные тесты на элементах, приближенных к серийным.
