В поисках новых, более эффективных вариантов батарей ученые обращаются к различным материалам, в том числе, к натрию. Натриевые батареи отличаются большей безопасностью по сравнению с литий-ионными, однако их производительность оставляет желать лучшего. Свой вариант решения этой проблемы предложили исследователи из Швеции.

По сравнению с ионами лития ионы натрия больше. Вместо того чтобы свободно проникать в электрод в процессе интеркалирования, ионы натрия не могут так же эффективно взаимодействовать с электродами из графита. Это значимо снижает производительность натрий-ионных батарей и удерживает их емкость на уровне 35 мА*ч/г, что в десять раз ниже, чем у литий-ионных аналогов.

В поисках решения этой проблемы ученые из Технического университета Чалмерса обратились к новой форме графена, обладающей любопытными свойствами, пишет New Atlas. Его структура отличается тем, что молекулы графена, расположенные только с одной стороны, действуют одновременно и как разделители, и как активное пространство взаимодействия для ионов натрия.

Такую разновидность «двуликих» наночастиц называют частицами Януса и применяют их в электронике, биомедицине и химии. В данном случае, молекулы с одной стороны материала обеспечивают электростатические взаимодействия между слоями графена, создавая в то же время между ними больше пространства.

Заменив графит на двуликие графеновые слои, ученые достигли емкости экспериментальной натриевой батареи 332 мА*ч/г. Этот результат в десять раз больше, чем у обычных натрий-ионных батарей и приближается к емкости лития в графите.

Пока разработка находится на ранней стадии, но результаты показывают, что расположить графеновые слои в упорядоченной структуре, подходящей для ионов натрия, возможно.