Натрий обошёл литий: раскрыт секрет сверхбыстрой зарядки новых аккумуляторов

Группа ученых из Токийского университета естественных наук провела исследование, направленное на сравнение характеристик натрия и лития в отрицательных электродах аккумуляторов. Руководили работой доктор Исао Фуджи (доцент Закари Т. Госаге) и профессор Шиничи Комаба. Основное внимание было уделено твердоуглеродным электродам натрий-ионных батарей (НИБ).

Оказалось, что натрий проникает в поры углеродной структуры быстрее, чем литий, при этом кинетические параметры процесса сравнимы со скоростью внедрения лития в графит литий-ионных аккумуляторов (ЛИБ).

Для внедрения натрия требуется энергия активации около 55 кДж/моль, а для лития — примерно 65 кДж/моль. Это объясняет эффективность работы натрий-ионных аккумуляторов при низких температурах и их способность к быстрой зарядке.

В экспериментах применялась методика «метода разбавленного электрода». Натриевый электрод при токе 1000 мА/г сохранял до 80% емкости, а при токе 2500 мА/г — до 40%. Литиевый электрод при токе 200 мА/г терял до 60% емкости.

Коэффициент диффузии натрия составил от 10⁻¹⁰ до 10⁻¹¹ см²/с, а лития — от 10⁻¹⁰ до 10⁻¹² см²/с, что указывает на более высокую скорость проникновения ионов натрия в углеродную матрицу.

На низких потенциалах внедрение натрия приводит к образованию псевдометаллических кластеров в углеродных порах, ускоряя процесс зарядки и повышая эффективность аккумуляторов при быстрой зарядке.

Исследование опубликовано в журнале Chemical Science 15 декабря 2025 года и вызвало интерес в научном сообществе, подтверждая актуальность изучения натрий-ионных аккумуляторов и уникальных свойств натрия в углеродных электродах.