Экологичная батарея из дерева, натрия и олова выдерживает 400 циклов зарядки

Ученые из Мэрилендского университета изготовили «зеленую» батарею: деревянную щепку, покрытую оловом. Звучит как нечто кустарное – но это не так: элементы новой батареи в тысячу раз тоньше, чем лист бумаги. Вместо лития – обычного компонента перезаряжаемых аккумуляторов– ученые использовали натрий. Литий лучше запасает энергию, но дерево, натрий и олово – гораздо более доступные и дешевые материалы, что делает эту технологию пригодной для запасания энергии в больших масштабах (например, в солнечных электростанциях).

Стандартные литий-ионные батареи страдают от отсутствия гибкости, что делает их уязвимыми к циклам разбухания и сжатия, связанным с зарядкой батареи и использованием накопленной энергии. Но волокна дерева достаточно гибкие, чтобы натрий-ионная батарея пережила больше 400 циклов зарядки – это один из рекордов среди нанобатарей.

«Это изобретение вдохновлено деревьями. Их волокна когда-то хранили богатую минералами воду, и поэтому идеально подходят для хранения жидких электролитов, что делает их активной частью батареи», - рассказывает Лянбин Ху (Liangbing Hu), адъюнкт-профессор материаловедения Мэрилендского университета.

Оказалось, что после множества циклов зарядки и разрядки натрий-ионной батареи, дерево покрылась складками, но не рассыпалось. Складки как раз и смягчают последствия механического напряжения при циклах зарядки/разрядки.
Проталкивание атомов натрия сквозь оловянные аноды часто ослабляет связь олова с материалом основания батареи, но волокна дереве достаточно гибки, чтобы выступать в качестве механического буфера, позволяющего «облегчить жизнь» олову.

«Мягкие и среднепористые деревянные волокна могут быть использованы в качестве новой платформы для недорогих натрий-ионных батарей», - утверждается в статье.

Данные исследования опубликованы в журнале Nano Letters.