Прорыв в создании твердотельных батарей с длительным сроком службы
«Концепт» новой батарей проработал более 1000 циклов, сохранив при этом 89,3% своей емкости — это отличный результат производительности!
Твердотельные батареи обещают быть более безопасными, дешевыми и долговечными. Натрий-ионные химические соединения особенно многообещающие, потому что натрий дешев и широко распространен, в отличие от лития в литий-ионных батареях, добыча которого требует больших экологических затрат. Цель состоит в том, чтобы создать батареи, которые можно было бы использовать крупномасштабно для хранения энергии, в том числе для вырабатываемой возобновляемыми источниками энергии.
Группа исследователей провела серию вычислительных симуляций на основе модели машинного обучения, чтобы определить, какой химический состав будет иметь правильную комбинацию свойств для твердотельной батареи с оксидным катодом. После того как материал был выбран, группа экспериментально изготовила, протестировала и охарактеризовала его, чтобы определить электрохимические свойства.
В ходе исследований ученые остановились на классе галогенидных натриевых проводников, где за основу взят ионный проводник — хлорид натрия-иттрия-циркония. Помимо увеличения проводимости, новый материал намного более стабилен, чем те, которые в настоящее время используются в твердотельных натриевых батареях.
«Стоимость производства новых элементов составляет от 30 до 50 долларов за кВтч, а это примерно от 1/3 до 1/5 настоящей стоимости производства, — сказала Ширли Мэн, профессор наноинженерии Калифорнийского университета в Сан-Диего и одна из авторов статьи. "Мы не остановимся, пока не минимизируем стоимость".
Следующими шагами ученые будут изучать увеличение общей мощности батареи, а также возможность расширения производственного процесса.