Рентген в реальном времени раскрыл ключевой механизм старения натрий-цинковых батарей

Натрий-цинковые батареи на расплавах считаются перспективным решением для масштабного хранения энергии: натрий и цинк дёшевы, а жидкие металлы обеспечивают быструю работу. Однако такие батареи быстро теряют ёмкость, и до сих пор причины этого были неясны.

Группа из Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR, Германия) впервые применила рентгеновскую радиографию «operando» — то есть прямо во время работы батареи при 600°C. Это позволило увидеть, как движутся натрий, цинк и электролит в реальных условиях заряда и разряда.

Главное открытие: сепаратор (пористый слой между электродами, который должен предотвращать нежелательные реакции) оказался не таким уж пассивным. Рентген показал, что цинк может скапливаться в области сепаратора, теряя контакт с электродом и выпадая из работы — как материал, застрявший в сите. Со временем всё больше активного цинка теряется, и батарея стареет.

В экспериментах без сепаратора цинк не оседал, но увеличивался саморазряд, так как натрий и цинк могли контактировать напрямую. Это доказывает: для надёжных батарей нужны новые решения по контролю движения веществ между жидкими фазами, а не просто усложнение конструкции.

Результаты помогут создать более простые, дешёвые и долговечные батареи для хранения энергии на электростанциях и в сетях.

 Источник: Energy Storage Materials