Используя лишь дерево, олово и натрий как основные материалы, ученые из Университета Мэриленда создали небольшой, экологический аккумулятор длительного действия, который может быть заряжен сотни раз.
Ученые создали аккумулятор. используя очень тонкий срез дерева, который по их словам «в тысячу раз тоньше, чем лист бумаги», покрытый оловом. А вместо лития, который является основой многих перезаряжаемых батарей, они выбрали натрий, чтобы сделать устройство экологически чистым.
Как следует из слов ученых, литий мог бы быть более эффективным, чем натрий в сохранении энергии. Однако натрий и олово намного более доступны, что делает их идеальными материалами для создания дешевой батареи, которая будет накоплять огромное количество энергии за раз, по схожему принципу работы солнечной энергии на электростанции.
«Натрий-ионные батареи дают привлекательную возможность уменьшить стоимость хранилища вследствие избытка натрия. Олово пропагандируется как высокоемкостный анод для натрий-ионных аккумуляторов с высокой теоретической емкостью в 847 мАч/мм2», утверждают ученые в своей статье в газете.
Распространенные литий-ионные батареи в основном негибкие, что делает их слишком непрочными и восприимчивыми к расширению и сжатию. Однако новые натрий-ионные батареи способны выдерживать экстремальные нагрузки, по словам ученых, так как волокна дерева достаточно эластичны, чтобы выдержать до 400 циклов заряда, что делает этот аккумулятор самым устойчивым.
«Мягкая природа деревянных волокон легко переносит механические нагрузки, связанные с процессом обработки натрием, а мезопорическая структура работает как электролитический резервуар, который позволяет ионам проходить сквозь внешние и внутренние структурные элементы волокна», говорят ученые.
Лянбин Ху, старший преподаватель материаловедения в Университете Мэриленда, говорит, что идея дерево-натриевой батареи была получена у деревьев. Как следует из его слов, деревянные волокна способны накапливать богатую минералами воду, отсюда и пришла идея накопления электролитов, чо делает их не только основой, но и активной частью батареи.
Ученые наблюдали, что после заряда и разряда батареи сотни раз, дерево, используемое в них, сморщилось, однако осталось целым, а морщины помогают снять нагрузку с батареи в процессе использования.
«Пропуск ионов натрия через оловянные аноды нередко ослабляет связь олова с базовым материалом», говорит Тенг Ли. старший преподаватель по машиностроению. «Однако деревянные волокна достаточно мягкие, чтобы служить механическим буфером, и таким образом приспосабливаться к изменениям. Это является ключом к нашим натрий-ионным аккумуляторам длительного действия».
Как следует из нового исследования, которое было начато Университетом Мэриленда и Национальной научной ассоциацией, мягкие и мезопорические деревянные волокна могут быть утилизированы как основа для дешевых, натрий-ионных аккумуляторов.
Не в первый раз ученые разрабатывают небольшие батареи, которые могут накоплять огромное количество энергии. В апреле учены из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне разработали новые микробатареи, которые по их словам могут «накоплять такой заряд. которым можно от телефона. использующего эти батареи, завести мотор у автомобиля с севшим аккумулятором, а затем зарядить телефон за мгновение».
Ваше мнение