Воду залишили всередині натрієвої батареї — і вона почала зберігати майже вдвічі більше заряду
У виробництві акумуляторних матеріалів воду зазвичай намагаються видалити якомога ретельніше. Дослідники University of Surrey пішли у протилежному напрямку: вони залишили молекули води всередині кристалічної структури гідратованого ванадату натрію — і отримали значно вищу ємність.
Матеріал показав майже вдвічі більшу здатність накопичувати заряд порівняно з дегідратованою версією, швидке заряджання та стабільну роботу протягом понад 400 циклів.
Вода працює як структурний елемент
Йдеться не про вільну рідину всередині батареї, а про молекули води, вбудовані в кристалічну ґратку. Вони збільшують відстань між шарами матеріалу й полегшують рух іонів натрію.
Натрій більший за літій, тому його іонам складніше швидко проходити крізь щільну структуру електрода. Додатковий простір працює як ширший канал для транспорту.
Водночас вода стабілізує певні локальні конфігурації кристала й може зменшувати механічне руйнування під час багаторазового заряджання та розряджання.
Чому натрієві батареї цікаві
Натрій значно поширеніший і дешевший за літій. Це робить його перспективним для великих стаціонарних систем зберігання енергії, де маса й об’єм менш критичні, ніж у смартфоні чи електромобілі.
Головний недолік натрієвих систем — нижча енергетична щільність. Тому будь-який матеріал, який збільшує ємність без різкого погіршення ресурсу, має практичну цінність.
Команда також показала, що той самий матеріал може брати участь в електрохімічному видаленні солей із води. Це відкриває потенціал для комбінованих систем накопичення енергії та опріснення.
Поки технологія далека від готового комерційного акумулятора. Необхідно перевірити масштабування, безпеку й поведінку в повнорозмірних елементах. Але результат змінює звичне правило: іноді вода в матеріалі батареї — не забруднення, а функціональна частина конструкції.
Для стаціонарної енергетики навіть помірне збільшення ємності може мати великий економічний ефект. Системи для сонячних і вітрових електростанцій працюють щодня й мають витримувати тисячі циклів, тому дешеві натрієві матеріали з доступної сировини можуть бути важливішими за максимальну енергетичну щільність.
