Ученые приблизили практическое применение твердотельных натриевых батарей

Новаторский метод производства твердых электролитов из сульфидного стекла с высокой концентрацией щелочи, обеспечивающий самую высокую проводимость ионов натрия, предложили ученые Столичного университета Осаки, 11 апреля сообщает пресс-служба вуза.

Высокие характеристики электролитов достигаются за счет термообработки исходного материала при атмосферном давлении и постепенного охлаждения. Разработанная технология обеспечит возможность промышленного производства натриевых твердотельных электролитов.

Переход к производству более экологически чистой энергии требует эффективных аккумуляторных батарей для хранения этой энергии. Хотя литий-ионные батареи в настоящее время используются наиболее широко, однако всё больше внимания привлекают твердотельные натриевые батареи, поскольку в природе натрия гораздо больше, чем лития, отмечают разработчики.

Замена лития натрием должна сделать батареи менее дорогими. При этом твердотельные батареи считаются более безопасными, однако существующие проблемы их изготовления затрудняют массовое производство.

Доцент Столичного университета Осаки Ацуси Сакуда и профессор Акитоси Хаяси из Высшей инженерной школы университета возглавили исследовательскую группу по разработке процесса, который может привести к массовому синтезу натрийсодержащих сульфидов.

Используя полисульфиды натрия (Na₂S_x, где x — два или более атомов серы) в качестве основного материала, добавив флюс, способствующий плавлению, команда создала твердый сульфидный электролит с самой высокой в мире проводимостью ионов натрия — примерно в 10 раз выше, чем необходимо для практического использования, и стеклянный электролит с высокой восстановительной стойкостью.

Массовый синтез таких электролитов с высокой проводимостью и формуемостью является ключом к практическому использованию полностью твердотельных натриевых батарей.

«Этот недавно разработанный процесс может быть использован для производства почти всех натрийсодержащих сульфидных материалов, включая твердые электролиты и активные электродные материалы, — заявил профессор Сакуда. — Кроме того, по сравнению с традиционными методами, этот процесс упрощает получение материалов с более высокими характеристиками, поэтому мы считаем, что он станет основным процессом для будущей разработки материалов для полностью твердотельных натриевых батарей».

Результаты исследования новой технологии были опубликованы в статье журнала Energy Storage Materials «Использование реакционноспособного полисульфидного флюса N₂S_x для синтеза сульфидных твердых электролитов для полностью твердотельных натриевых аккумуляторов» и в статье журнала Inorganic Chemistry «Натриево-оксиборосиликатное стекло c высокой концентрацией натрия, синтезированное методом атмосферного давления с использованием полисульфидов натрия».