Ученые нашли способ определить, где натрий-ионные батареи могут заменить литий-ионные
20 сентября 2026, 19:41Наука и космосDexter0
Исследователи из Юго-западного исследовательского института (Southwest Research Institute, SwRI) разработали метод, позволяющий определить, в каких устройствах натрий-ионные аккумуляторы могут эффективно заменить литий-ионные без значительной переработки системы. Для этой цели был создан специальный показатель — Индекс Электрической Взаимозаменяемости (EII).
Литий-ионные аккумуляторы служат основой для современной портативной электроники, электрического транспорта и систем хранения энергии благодаря своей высокой удельной энергоемкости. Однако литий является относительно дорогим материалом, а спрос на него продолжает расти. Натрий, напротив, более доступен, и натрий-ионные элементы позволяют использовать более дешевые материалы. Тем не менее, они, как правило, уступают литий-ионным в плане энергоемкости, что может привести к увеличению веса и размера аккумуляторной системы.
Основная проблема заключается в том, что стандартного сравнения емкости, напряжения, внутреннего сопротивления, эффективности или мощности недостаточно для определения, может ли один тип аккумулятора выполнять ту же работу в конкретном устройстве.
Индекс EII учитывает реальные требования определенного сценария эксплуатации и показывает, насколько две технологии аккумуляторов могут быть функционально взаимозаменяемыми. Высокое значение EII указывает на возможность перехода на другую химию без значительного влияния на работу устройства, в то время как низкое значение свидетельствует о необходимости переработки аккумуляторной системы или о невозможности такой замены в конкретном случае.
Для проверки метода исследователи сравнили натрий-ионные элементы с распространенными литий-ионными аккумуляторами формата 18650 — цилиндрическими элементами диаметром 18 мм и длиной 65 мм, которые используются в электроинструментах, электромобилях и другой технике.
Вместо того чтобы сравнивать отдельные характеристики, ученые провели испытания аккумуляторов в широком диапазоне режимов, оценив их способность отдавать и принимать мощность. При этом учитывались скорость зарядки и разрядки, рабочие пределы напряжения, доступная емкость, нагрев и способность аккумулятора следовать заданному профилю мощности.
Испытания помогли выделить режимы с высоким EII, в которых натрий-ионные и литий-ионные элементы демонстрировали схожие результаты. В таких условиях у них практически одинаковы нагрев, доступная емкость и мощность. В то же время исследователи выявили режимы с низким EII, где прямая замена одного типа аккумулятора на другой уже невозможна без изменения системы.
Разработчики подчеркивают, что EII не делает натрий-ионные батареи универсальной заменой литий-ионным. Этот метод предназначен для определения конкретных сценариев, в которых более дешевая химия может работать без значительной переработки устройства, отделяя их от случаев, где изменение конструкции неизбежно.
В будущем EII может помочь производителям выбирать подходящую аккумуляторную технологию для новых устройств, искать альтернативных поставщиков и оценивать возможность использования нескольких типов батарей в одной системе. Это позволит внедрять новые аккумуляторные технологии там, где их характеристики действительно подходят, избегая ненужной переработки оборудования.
Источники:Interesting EngeneeringНаука и космос0Наука18 минут назад
Источник