Створено акумулятор для смартфонів, що заряджається за чотири хвилини

Науковці Південно-Східного університету спільно з компанією HiNa Bat­tery Tech­nol­o­gy та Янчжоуським університетом розробили натрій-металевий акумулятор на основі квазітвердотільного електроліту. Технологія одночасно вирішує три ключові проблеми таких батарей: низьку швидкість заряджання, обмежений ресурс і ризик займання через внутрішні короткі замикання.

Натрієві акумулятори давно вважаються перспективною альтернативою літій-іонним. Натрій значно дешевший і поширеніший за літій, однак на практиці такі батареї стикаються з серйозною проблемою — утворенням дендритів. Це тонкі металеві нарости, що виникають під час заряджання і з часом можуть спричинити коротке замикання всередині елемента.

Для вирішення цієї проблеми дослідники розробили новий склад електроліту з іонами олова та спеціальними бормісткими сполуками. Така комбінація пришвидшує переміщення іонів натрію всередині батареї та формує захисні шари на обох електродах одночасно.

На аноді утворюється тонкий натрієво-олов’яний сплав, який забезпечує рівномірне осадження металу і блокує ріст дендритів. На катоді виникає міцна захисна плівка, що запобігає руйнуванню електроліту навіть під значними навантаженнями та напругою. За словами авторів, ефективність перенесення іонів натрію наблизилася до теоретичної межі.

Результати випробувань виявилися вражаючими. Лабораторні елементи пропрацювали понад 6000 годин без ознак деградації та появи дендритів. В одному з тестів акумулятор вдалося повністю зарядити приблизно за чотири хвилини зі збереженням високої ємності. Після 2000 циклів швидкого заряджання і розряджання батарея зберегла близько 90% початкової ємності.

Дослідники також виготовили повнорозмірні пакетні акумулятори, конструктивно близькі до тих, що використовуються в електроніці та електромобілях. Такі елементи продовжували працювати після багаторазових згинань і деформацій, а під час демонстрації успішно живили звичайний смартфон.

Окремою перевагою розробки є сумісність із наявними виробничими лініями — впровадження не потребує кардинальної перебудови заводів. Крім того, аналогічний підхід потенційно можна застосувати до літієвих і калієвих батарей. Якщо технологія підтвердить свої характеристики поза лабораторією, натрій-металеві акумулятори можуть стати реальним конкурентом сучасним літій-іонним рішенням у системах зберігання енергії, електроніці та електротранспорті.