Ученые из Университета Райса, Бэйлорского университета и Индийского института науки предложили неожиданное решение, которое может изменить подход к созданию аккумуляторов.

Исследование опубликовано в Advanced Functional Materials.

Команда использовала побочный продукт нефтегазовой отрасли — углеродные структуры в форме крошечных конусов и дисков.

Эти необычные формы, полученные при переработке углеводородов, решают давнюю проблему анодов для батарей: как эффективно хранить энергию с помощью натрия и калия, которые дешевле и доступнее лития.

Мы давно знали, что натрий и калий могут заменить литий, — говорит Пьюликл Аджаян, руководитель исследования.

Но до сих пор не находили углеродных материалов, способных удерживать эти крупные ионы.

Почему обычный графит не подходит

Литий-ионные батареи используют графитовые аноды, но для натрия и калия он не работает — их атомы слишком велики и не могут проникать между плотными слоями графита.

Однако изогнутые конусы и диски создают нужное пространство без дополнительных химических модификаций.

Мы были удивлены, насколько хорошо эти структуры справляются, — отмечает Атин Праманик, ведущий автор работы.

Они выдерживают тысячи циклов зарядки без разрушения.

Что это значит для индустрии

• Тесты показали емкость 230 мА·ч/г для натрия и стабильность даже после 2000 циклов.
• Методы микроскопии подтвердили, что материал сохраняет структуру.
• Технология использует отходы нефтегазовой отрасли, снижая стоимость производства.

Это меняет правила игры, — говорит Аджаян. — Мы не меняем химию, мы меняем форму — и это работает.

Этот прорыв важен по трем причинам:

1. Дешевизна — натрий и калий доступнее лития, что снизит стоимость батарей.
2. Устойчивость — использование отходов нефтегаза делает производство экологичнее.
3. Масштабируемость — метод не требует сложных модификаций, его легче внедрить.

Ранее ученые создали анод без дендритов.