Новый способ улучшить натриевые батареи

Учёные из Китайской академии наук разработали новый способ управлять поверхностью анода из твёрдого углерода для натриевых батарей

Твёрдый углерод считается перспективным материалом для анодов натриевых батарей: у него низкое рабочее напряжение и высокая ёмкость, а сырьё для него доступно. Но есть и недостатки: в первом цикле зарядки батарея с таким анодом теряет заметную часть заряда, процессы в нём идут медленно, а при многократном использовании он недостаточно стабилен.

Специалисты из Института новых физико-химических технологий Синьцзяна Китайской академии наук методом гидротермального карбонирования получили из сахара серию углеродных материалов. Вместе с сахаром в реакцию вводили одно из трёх родственных веществ — тримезиновую кислоту, тримезиновый альдегид или тримезиновую фенольную кислоту. Управляя тем, как сахар соединяется с ними, учёные точно задавали, какие кислородсодержащие группы и сколько их окажется в углероде.

Так удалось изменить то, как идут реакции на границе электролита и анода. Например, на поверхности углерода, полученного с тримезиновой кислотой, появляются кислородсодержащие группы особого типа, и это помогает образоваться на аноде плёнке твёрдого электролита, внутренний слой которой богат фторидом натрия.

Испытания показали хорошие результаты: материал CMS-COOH в первом цикле отдаёт 87,9% полученного заряда, а после 200 циклов зарядки при токе 50 мА/г сохраняет до 95,7% ёмкости. Это лучше, чем у других образцов. Обычно приходится выбирать между малыми потерями в первом цикле и стабильностью при многократной зарядке, и новый метод помогает решить эту проблему.

Результаты исследования опубликованы в журнале Small. Работа поддержана Национальным фондом естественных наук, программой ключевых исследований Синьцзян-Уйгурского автономного района и программой «Тяньшаньский талант».

Источник: Китайская академия наук