Принстон разрабатывает высокоэнергетический натриево-ионный катод, бросающий вызов накоплению энергии и пределам литиевых батарей ион натрия

Исследовательская группа Dincă в Принстонском университете разработала высокопроизводительный катодный материал для натриево-ионных аккумуляторов — бистетрааминобензохинон (TAQ), который, как ожидается, превзойдет традиционные литий-ионные катоды и будет способствовать инновациям в технологии накопления энергии. Органическое слоистое твердое тело достигает теоретической емкости 355 мАч/г с помощью четырехэлектронного окислительно-восстановительного процесса, плотности энергии на уровне электрода до 606 Вт/кг (90 мас.% активного материала), плотности мощности 31,6 кВт/кг и плотности энергии полной батареи при быстрой зарядке за 90 секунд до 472 Вт/кг. TAQ демонстрирует значительные преимущества по сравнению с традиционными натриево-ионными положительными электродами (100-150 Втч/кг) и литий-ионными батареями (150-250 Втч/кг). Исследование было финансировано Lamborghini, и результаты были опубликованы в журнале Американского химического общества.

Ключевым нововведением в исследованиях является использование углеродных нанотрубок в качестве связующего для повышения эффективности передачи электронов. Докторант Чэнь Тяньян сказал, что углеродные нанотрубки плотно обертывают кристаллы TAQ и соединяют частицы сажи, что делает коэффициент использования активного материала близким к 100%, что почти достигает теоретической максимальной емкости. TAQ также обладает устойчивостью воздуха, адаптивностью к высоким температурам и экологической устойчивостью, что делает его подходящим для крупномасштабных применений накопления энергии, таких как электрические сети, центры обработки данных и электромобили. Коммерческий потенциал этой технологии также отражает недавний запуск продукта Hithium для накопления энергии ионов натрия.

Руководитель исследования Мирча Динка подчеркнул, что ресурсы лития ограничены, а ресурсы натрия богаты. TAQ изготовлен из распространенных элементов, таких как углерод, азот, кислород, водород и натрий, и сочетает в себе преимущества высокой энергии, длительного срока службы и низкой стоимости. Он назвал его на платформе X «оптимальным натриево-ионным катодом». Этот прорыв открывает устойчивый путь для индустрии накопления энергии или изменит химический ландшафт аккумуляторов.