Ученые создали батарею, в которой одновременно используются ионы лития и натрия

Почему литий-натриевая батарея может изменить всё (и почему пока не изменит)

Литий дорожает. Его добыча — экологическая катастрофа, а месторождения — политическая головная боль. Натрий — в каждой капле морской воды. Идея заменить один катион другим витала в воздухе лет десять. Но учёные из Ирландии сделали странный ход — решили не заменять, а объединить. Получилась батарея, где литий и натрий работают одновременно. Это не просто гибрид. Это первая полноценная двухкатионная система в мире.

Доктор Сайед Абдул Ахад из Института Берналя при Лимерикском университете собрал прототип, который прошёл лабораторные испытания вместе с коллегами из Бирмингема. Результат опубликовали в престижном Nano Energy. И вот тут начинается самое интересное.

Как внутри бегают два разных иона

В обычном литий-ионном аккумуляторе во время зарядки ионы лития движутся от катода к аноду, а при разрядке — обратно. Химия простая, но жёсткая: электролит должен подходить только одному типу катионов. Ирландцы придумали электролит, в котором ионы лития и натрия перемещаются вместе — как два бегуна на одной дорожке. Они не мешают друг другу, потому что у каждого своя «полоса». Но парадокс: вместе они ускоряют общий поток энергии.

Профессор Хью Джини, руководитель проекта, объясняет это перераспределением заряда. Литий — быстрый и компактный, натрий — крупный и дешёвый. В паре они дают синергию: литий отвечает за пиковую мощность, натрий — за общую ёмкость. По сути, это первый шаг к аккумуляторам, где не будет жёсткой привязки к одному ресурсу.

Моё личное наблюдение: я несколько лет следил за натрий-ионными батареями — они стабильны, но проигрывают литию в плотности энергии. А тут вдруг заявляют, что ёмкость выросла в два раза по сравнению с чисто натриевыми. Если это подтвердится на коммерческих образцах, мы получим батареи, которые будут стоить копейки, но работать как премиум.

Цифры, которые заставляют присмотреться

Тесты показали: двухкатионная батарея выдаёт вдвое больше энергетической ёмкости, чем современные натрий-ионные аналоги. И при этом циклическая стабильность не упала. То есть она не рассыпается после сотни циклов, как бывает с экспериментальными катодами. Для лаборатории — отличный результат.

Почему это важно? Натрий дешевле лития примерно в 10–15 раз. Если половину катионов заменить на натрий, себестоимость батареи падает, а зависимость от стран-поставщиков лития (Чили, Австралия, Китай) — снижается. Натрий можно добывать прямо из океана — его там 35 граммов на литр. Никаких шахт и карьеров.

Сравнительная таблица: литий, натрий и гибрид

Но не спешите бежать менять батарею в телефоне. Пока это всего лишь прототип. Ученые говорят, что нужно адаптировать технологию для промышленного производства. А это годы.

Что дальше: литий-магний и калий-литий

Коллектив Лимерика уже заявил, что не собирается останавливаться на паре литий-натрий. Они тестируют комбинации литий-магний и калий-литий. А ещё — хотят заменить графитовый анод на кремниевый. Кремний даёт гораздо больше ёмкости, но разбухает при циклировании. Если и с этим справятся — получим батареи, которые заряжаются за 15 минут и держат заряд неделями.

Звучит как фантастика. Но два года назад двухкатионная система тоже была фантастикой. Факт: в работе упоминается, что стабильность полномасштабного образца проверяли в Бирмингемском университете — это добавляет доверия к результатам.

Мой вердикт: технология сырая, но направление — на 100% правильное. Мир не может вечно сидеть на литиевой игле. Двухкатионные аккумуляторы — это не революция завтра, а эволюция на ближайшие 10 лет. И если ирландцам удастся масштабировать процесс, мы получим батареи для электромобилей, которые будут стоить как подержанный велосипед.

Автор — редактор медиа-портала, специализирующийся на технологиях хранения энергии. Следит за отраслью с 2018 года.