Немецкие исследователи из Института Fraunhofer по керамическим технологиям и системам (IKTS) разработали необычную версию натрий-ионного аккумулятора, где ключевым материалом для электродов стал не металл, а древесный лигнин, природный полимер, содержащийся в дереве и скрепляющий древесные волокна.
Лигнин — от отхода к ценному материалу
Лигнин — это побочный продукт деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности, который обычно сжигают для получения энергии или просто выбрасывают. Учёные решили использовать его по-другому: при очень сильном нагреве лигнин превращается в твёрдый углерод, пригодный для изготовления отрицательного электрода (анода) батареи.
Такой подход позволяет:
отказаться от дорогих и дефицитных материалов вроде лития, кобальта и никеля;
использовать сырьё, доступное во многих регионах мира (лигнин можно получать локально, например, из лесов Германии, где проводились эксперименты);
уменьшить углеродный след за счёт переработки отходов вместо их сжигания.
Что внутри и как работает
В новом Na-ion аккумуляторе анод делают из углерода, полученного из лигнина, а катод из нетоксичных, широко доступных железосодержащих материалов, известных как аналоги берлинской лазури (пигмент, по сути).
Лабораторные испытания показали, что такие электроды способны устойчиво хранить ионы натрия и сохраняют работоспособность после многочисленных циклов заряд-разряд. На текущем этапе команда добилась стабильности более 100 циклов и ставит цель довести это число до 200.
Где это может пригодиться
Хотя технология ещё находится на ранней стадии, такие батареи обещают быть:
безопаснее и проще в переработке, чем литий-ионные аналоги;
потенциально дешевле, поскольку не требуют дефицитных металлов;
подходящими для устройств с низкой или средней мощностью: микроавтомобилей с ограниченной скоростью, складской техники (например, погрузчиков), стационарных систем хранения энергии, где сверхбыстрая зарядка не критична.
Если кратко, это не революция, которая сразу вытеснит литий-ионные батареи в Tesla и смартфонах, но очень перспективное направление для дешёвых, устойчивых и более экологичных аккумуляторов, особенно там, где критична цена и безопасность.
Источник: New Atlas