Ванадиевый прорыв в области натриево-ионных аккумуляторов позволяет сравняться по плотности энергии с литиевыми, обеспечивая более высокое постоянное напряжение

Научные усилия по превращению дешевых натриево-ионных батарей в жизнеспособную альтернативу пакетам с литиевыми элементами, которые используются в электромобилях и системах хранения энергии, можно сравнить разве что с тем, как активно велись исследования и разработки в области LFP-батарей в последнее десятилетие или около того.

Фосфатные элементы, в которых не используется дорогостоящий никель или кобальт, постепенно падали в цене, что привело к появлению портативных электростанций, таких как Anker SOLIX, которые продаются на Amazon менее чем за штуку. Их энергетическая плотность также возросла, а производительность зарядки в холодную погоду улучшилась. Настолько, что LFP становится все более предпочтительной химией для аккумуляторов, когда речь заходит о массовых электромобилях и накопителях энергии.

Нечто подобное происходит и в области натриево-ионных батарей. Этот базовый материал в 50 раз дешевле лития и настолько распространен, что его можно дистиллировать из морской воды. Более чем десятилетние исследования по созданию жизнеспособной натрий-ионной альтернативы литию в аккумуляторах сейчас начинают приносить свои плоды. Появляются первые электромобили и системы хранения энергии на уровне энергосистемы, а два крупнейших производителя аккумуляторов CATL и BYD все больше отдают предпочтение их производству, несмотря на стремительное падение цены на литий за последний год или около того.

Самое слабое место натриево-ионных батарей - их энергетическая плотность - тоже постепенно решается, и все больше исследований на лабораторном уровне просачивается на производственные линии. Последний пример - прорывное открытие соединения ванадий-фосфат натрия (NaxV2(PO4)3), которое группе ученых из Хьюстонского университета и ряда французских университетов удалось перенести из теоретической области в практическую.

Материал на основе фосфата ванадия увеличивает теоретическую плотность энергии с нынешних 396 Втч/кг до 458 Втч/кг, вплотную приблизившись к литий-ионным батареям. Более того, использование ванадия позволяет элементам оставаться стабильными во время быстрой зарядки и разрядки, обеспечивая при этом более высокое напряжение 3,7 В, чем у типичных элементов, используемых сейчас.

По словам исследователей,"непрерывное изменение напряжения - это ключевая особенность", поскольку оно делает батарею более энергоэффективной, не влияя на стабильность электродов. Команда даже назвала этот результат"переломным моментом" для коммерциализации химии натриево-ионных батарей и утверждает, что запатентованный процесс может быть применен и к другим потенциальным электродным материалам.