С ростом спроса на электромобили во всём мире растёт и интерес к замене лития в батареях на более дешёвый и доступный носитель заряда. Один из перспективных способов заменить литий натрием предлагается в работе учёных Бирмингемской университета, опубликованной журналом Journal of the American Chemical Society.

Просто механически заменить литий не получится: более крупные ионы натрия не могут проникать внутрь графитового анода, применяемого в литий-ионных батареях. Более подходящим электродным материалом для натриевых батарей, по мнению британских учёных, может стать фосфор.

Об этом свидетельствуют результаты квантово-механического моделирования взаимодействия натрия с фосфором, выполненного на суперкомпьютере командой факультета металлургии и материалов Бирмингемского университета, возглавляемой доктором Эндрю Моррисом (Andrew Morris).

Вместе с коллегами из Кембриджского университета, подтвердившими результаты модерирования экспериментами, они установили, что фосфор образует спирали на промежуточных стадиях зарядки. Также был определён оптимальный состав фосфорного электрода, при котором его энергоёмкость оказывалась в семь раз больше, чем у графитового аналога той же массы.

Полученный результат является очередной иллюстрацией эффективности методов вычислительного материаловедения и дает конструкторам новые представления о том, как проектировать аноды, обеспечивающие высокие ёмкость, мощность и скорость зарядки натриевых батарей.