Исследователи создали эффективный аккумулятор из дерева

Всем известно, что аккумуляторы обычно работают на основе химических реакций содержащихся в них компонентов, которые затем могут нанести серьёзный урон окружающей среде. Исследовательский проект Университета Мериленда может помочь изменить сложившееся в данной сфере положение вещей. Группа во главе с профессором Хонгли Жу (Hongli Zhu) преуспела в создании перезаряжаемого аккумулятора из древесины. Его плюсами могут стать низкая стоимость производства и лёгкость переработки.

Сейчас наиболее распространены литий-ионные батареи. Ионы лития в них переносят заряд, двигаясь от отрицательно к положительно заряженному электроду. Такая же концепция применяется и в «деревянном аккумуляторе», только вместо лития используется натрий.

В процессе зарядки и разрядки аккумуляторы постепенно «разбухают» и твёрдые материалы при этом начинают деформироваться. Волокна целлюлозы из жёлтой сосны являются гибким материалом и могут выдерживать возникающую при деформации нагрузку. Волокна содержат богатую минералами воду, аналогом которой в батареях является электролит. Поэтому древесина является подходящим материалом для содержания жидких электролитов и может являться активной частью аккумулятора.

Волокна древесины покрываются тонким слоем олова, после чего способны выдержать 400 циклов перезарядки. Это больше, чем у многих литий-ионных аккумуляторов и намного больше, чем у других наноразмерных батарей. Правда, эффективность хранения энергии у натрий-ионных аккумуляторов ниже, чем при использовании лития. На начальном этапе исследователям удалось добиться значения ёмкости 339 мАч/г, в дальнейшем они ожидают его увеличения. Теоретическая ёмкость натрий-ионных систем на основе олова составляет 847 мАч/г.

Низкая плотность хранения энергии делает технологию неприменимой для зарядки смартфонов в настоящее время. Зато они могут найти применение на промышленных предприятиях или в солнечных электростанциях. Для этого сначала предстоит решить проблему наноразмеров: в данной работе натрий-ионные ячейки были в тысячу раз тоньше привычного листа бумаги. Тем не менее, исследователи считают свой прототип основоположником нового класса натрий-ионных аккумуляторов.