Interesting engineering
Avtor: Chris Young
2020_288_08
Če bi to uspelo, bi lahko Na-ionske baterije poceni masovno proizvajali iz natrija, ki ga je v izobilju.
Kljub dejstvu, da so čiste energetske rešitve nujna, je odvisnost od rudarjenja kobalta iz raztrganih vojn in razmeroma visoka cena in redkost litija in kobalta pomemben vpliv na njihovo trajnostno evidenco.
Raziskovalci z Washington State University (WSU) in Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) so ustvarili natrijevo ionsko baterijo, ki deluje enako učinkovito, kot nekatere komercialne litij-ionske baterije.
V svetu se intenzivno iščejo poti za bolj trajnostno proizvodnjo baterij, ki bi lahko zadovoljila naraščajoče povpraševanje po električnih vozilih in drugih baterijskih tehnologijah.
Natrij-ionska baterija, ki deluje prav tako dobro kot litij-ionske baterije
Skupina raziskovalcev, ki sta jo vodila Yuehe Lin, profesorica strojništva za strojništvo in materiale na WSU in Xiaolin Li, višji raziskovalni znanstvenik pri PNNL, sta si prizadevala za premagovanje enega glavnih vprašanj baterij natrijevih ionov v preteklosti; dejstvo, da se na površini katode akumulatorja nabere plast neaktivnih natrijevih kristalov, ki ustavi pretok natrijevih ionov in s tem uniči baterijo.
Da bi odpravili težavo s problematiko katode, je ekipa ustvarila večplastno katodo kovinskega oksida, ki vsebuje dodatne natrijeve ione, kar omogoča neovirano proizvodnjo električne energije.
Ugotovitve, objavljene v reviji ACS Energy Letters, kažejo, da je njihova natrijeva ionska baterija sposobna zagotoviti zmogljivost, podobno nekaterim litij-ionskim baterijam in kar je ključnega pomena, da jo je mogoče uspešno napolniti, s tem, da po 1.000 ciklih polnjenja in praznjenja ohrani več kot 80 odstotkov svoje nazivne kapacitete.
Trajnostna alternativa litiju in kobaltu
Litij-ionske baterije so v današnjem svetu vseprisotne, saj jih praktično vsi nosimo v svojih pametnih telefonih in prenosnikih. Z naraščajočim povpraševanjem in predpisi v korist proizvodnji električnih vozil, pa bo njihova uporaba še bolj razširjena. Vendar je težava v tem, da so narejene iz kobalta in litija, dveh materialov, ki sta razmeroma redka, zaradi tega draga in ju pogosto pridobivajo v revnih državah, kjer rudarji delajo v nemogočih pogojih.
Cene teh ključnih surovin bodo še naprej naraščale, ko se bo povpraševanje po električnih vozilih in skladiščenju električne energije povečalo, svetovne zaloge litija pa bo morda celo premajhne, da bi zadostile naraščajočemu povpraševanju. Še pred letom 2018 je avtomobilski proizvajalec električnih vozil Tesla ameriško vlado opozoril na bližajoče se pomanjkanje. Natrijeve ionske baterije bi to težavo lahko rešile, saj so narejene iz poceni in trajnostnega natrija, ki se v zadostnih količinah nahaja v oceanih in zemeljski skorji. »Raziskave WSU in PNNL osvetljujejo, kako lahko razvijemo bodoče materiale brez kobalta ali kobaltove katode v natrijevih ionskih baterijah, prav tako pa tudi v drugih vrstah baterijskih kemij,” je dejal v sporočilu za javnost Junhua Song, vodilni avtor prispevka.
“Če lahko najdemo primerne alternative litiju in kobaltu, bi natrijeva ionska baterija lahko bila resnično konkurenčna litij-ionskim baterijam in to bi lahko popolnoma spremenilo razmere na področju baterij,” je še dodal.
Naslednji korak za to so nadaljnje raziskave in delo pri izdelavi natrij-ionske baterije z visoko energijsko gostoto in življenjsko dobo ciklov, ki bi lahko konkurirala najboljšim litij-ionskim baterijam.
