Натрий — сосед лития по таблице Менделеева, но его в земной коре в сотни раз больше, и он гораздо дешевле. Поэтому натриевые батареи могли бы заменить литиевые в электромобилях и накопителях энергии. Проблема в том, что натрий крупнее лития, и ему труднее пробираться сквозь кристаллическую решётку катода. Материал быстро устаёт, ёмкость падает.

Химики из этой работы попробовали «приправить» катод пятью разными металлами сразу: хромом, молибденом, алюминием, цирконием и никелем. Каждого добавили совсем чуть-чуть — в сумме они заняли лишь одну десятую часть позиций ванадия в кристалле. Но этого хватило, чтобы решётка стала прочнее, а ионы натрия — подвижнее.

Результат: катод отдаёт 119 миллиампер-часов на грамм при медленной зарядке, а на быстрой (10C) после 1000 циклов сохраняет 68% ёмкости. Полная ячейка с твёрдым углеродом выдаёт 326 ватт-часов на килограмм катода — это сопоставимо с хорошими литиевыми батареями. Авторы измерили, как быстро ионы натрия диффундируют внутри катода: коэффициент диффузии лежит в диапазоне 10⁻¹¹–10⁻¹³ см²/с. Это как скорость пешехода в толпе — ионы проталкиваются между атомами, и добавка металлов расширяет проходы.

Такой подход открывает путь к дешёвым и долговечным натриевым аккумуляторам. Вместо дорогого лития — обычная поваренная соль, вместо редких кобальта и никеля — распространённые металлы. Если технология дойдёт до заводов, электромобили и солнечные фермы получат батареи, которые не зависят от капризов мировых цен на литий.