Вчені розробили недорогу-натрієву-іонну батарею з дешевими електродними матеріалами
Jan 26, 2026
Міжнародна дослідницька група розробила систему зберігання іонних акумуляторів натрію (SIB) на основі катодного матеріалу типу P2, відомого як Na0,67Mn0,33Ni0,33Fe0,33O2, і анода на основі твердого вуглецевого матеріалу, виготовленого з квітів лаванди.
Запропонована конфігурація системи призначена для-низьковартісного виготовлення, забезпечуючи масштабованість і екологічну стійкість, оскільки два електродні матеріали описані як «широкодоступні» прекурсори.
«Різноманітність рослин і виробнича потужність є важливими факторами, що впливають на комерціалізацію SIBs, оскільки тверді вуглеці-рослинного походження є стійкими та економічними», — пояснили дослідники. «Твердий вуглець, отриманий з рослин, зберігає мікроструктури рослинних тканин, тим самим покращуючи проникнення електроліту та дифузію натрію.
Вчені оцінили світове виробництво лаванди приблизно в 1000-1500 тонн на рік. Однак лише невелика частина цього виробництва може бути використана для електродних матеріалів, оскільки лише залишки квітки придатні для перетворення на твердий вуглець.
Вони також відзначили, що твердий вугільний анод і катод типу P2- у повній комірці мають недостатні резервуари натрію, що призводить до поганих електрохімічних характеристик. «Ця робота усуває цю прогалину шляхом оцінки повної -ефективності клітини P2-Na0.67Mn0.9Ni0.1O2 у поєднанні з твердим вуглецем, отриманим із відходів квітів лаванди, за різних підходів до пресодіації», – пояснили вони далі.
Вчені використали дифракцію рентгенівських променів (XRD), скануючу електронну мікроскопію (SEM), рентгенівську фотоелектронну спектроскопію (XPS), інфрачервону спектроскопію з перетворенням Фур’є (FTIR) і раманівську спектроскопію, щоб охарактеризувати катод і анод системи SIB і виявили, що катод має гексагональний P63/mmc структура, тоді як анод демонстрував характерні широкі піки аморфного вуглецю.
SEM і TEM виявили, зокрема, катодні зерна-мікрометрового розміру та пористу тверду вуглецеву поверхню, а EDS і XPS показали, що матеріал має добру структурну стабільність. Подальший аналіз також продемонстрував, що введення нікелю (Ni) покращило структурні, електронні та електрохімічні характеристики катода.
Крім того, електрохімічні випробування показали початкову ємність 200 мАг/г для катода та 360 мАг/г для анода зі збереженням ємності 42% і 67,4% після 100 циклів. Загалом було виявлено, що допування нікелем покращує провідність і стабільність катода, а анод продемонстрував хорошу ефективність зберігання натрію, підтримуючи міцну половину-елементу та потенційну повну-елементну продуктивність, згідно з дослідниками.
«Це всебічне дослідження підкреслює потенціал для розробки SIBs із недорогими та стійкими електродними матеріалами», — підсумували вони. «Оптимізація стратегій пресидіації відкриває можливість для передових комерційних і масштабованих технологій SIB».
Цю систему було описано в дослідженні «Економічні-натрієві-іонні батареї з використанням катода Na0,67Mn0,9Ni0,1O2 і твердого вуглецю, отриманого{-квітів-лаванди-з порівняльним підходом до-замочування», опублікованому в Journal of Power Sources. До дослідницької групи увійшли вчені з турецького Університету Інону, Стамбульського технічного університету, Університету Малатья Тургута Озала та Університету Аксарай, а також із Корейського науково-технологічного інституту та пакистанського Університету Куейд-і{-Азам, серед інших.
