В Университете Страны Басков (EHU) испытали разные виды отходов для изготовления натрий-ионных аккумуляторов — и наилучшие результаты получили от использования шелухи семечек.
Эксперименты проводила группа материалов и твердотельной химии EHU, с их результатами можно ознакомиться в Journal of Power Sources. Они показали достаточную энергоемкость и долговечность испытанных батареек.
Уже несколько десятилетий натрий-ионные аккумуляторы вызывают пристальный интерес в силу распространенности натрия, его дешевизны и доступности. Такие батареи могут быть более экономичной альтернативой литий-ионным (с их серьезным экологическим следом) и меньше зависят от запасов минерального сырья. Широкому внедрению натриевых батарей мешают их непреодолимые пока что недостатки: низкая удельная энергоемкость и недостаточное количество циклов заряда-разряда.
«Практически все батареи, используемые в электромобилях и портативных устройствах, — это литий-ионные. Литий, а также другие материалы, необходимые для их производства (например, кобальт, никель и марганец), входят в список критического сырья Европейского союза, поэтому необходимо прилагать усилия для снижения их использования», — говорит химик-материаловед Некане Ньето из EHU, первый автор работы.
Ее команда проводит исследования по разработке анодов на основе углеродных материалов, полученных из отходов биомассы, которые собирают в Стране Басков. Проще говоря — превращает отходы в сырье для изготовления батарей.
«Наша идея — производить максимально экологичные аккумуляторы», — подчеркивает Ньето.
Исследователи испытали различные типы биомассы: кофейную гущу, стебли растений, кустарники из инвазивных видов, виноградные косточки и кожицу, кукурузные початки и даже компост из биоотходов. «Но лучшие результаты среди всех показал углерод, полученный из шелухи семян подсолнечника», — уточняет химик.
Выбрав материал для анода, его протестировали с двумя типами катодов в перезаряжаемых батареях-таблетках — полианионным и слоистым. «В состав этих катодов входят ванадий, железо и/или титан — элементы, которые относятся к менее критическим и используются в меньших количествах», — объясняет исследовательница.
«Нам удалось получить очень конкурентоспособные результаты по сравнению с описанными ранее. Мы создали перезаряжаемые батареи из шелухи семян подсолнечника, которые способны накапливать достаточное количество энергии и выдерживать до 1000 циклов заряда-разряда. При этом для каждого конкретного применения можно выбрать наиболее экологичную катодную химию», — резюмирует она.
Ньето признала, что их разработка пока не может конкурировать с литий-ионными батареями, но она может найти применение в качестве дополнительного источника питания и/или в небольших устройствах. Сейчас ученые занимаются созданием более крупных аккумуляторов.
