محققان یک باتری سدیمی تمام جامد ساخته‌اند که عملکرد خود را در دماهای زیر صفر حفظ می‌کند. این باتری که توسط محققان دانشگاه کالیفرنیا، سن دیگو ساخته شده است، می‌تواند جایگزین دستگاه‌های قدرت مبتنی بر لیتیوم شود.
محققان همچنین فاش کردند که سدیم یک جایگزین ارزان، فراوان و کم‌ضرر است، اما باتری‌های حالت جامدی که آنها در حال حاضر ساخته‌اند، در دمای اتاق به خوبی کار نمی‌کنند.
مهندسان یک شکل نیمه پایدار از سدیم هیدریدبورات را تا نقطه‌ای که شروع به تبلور کرد، گرم کردند، سپس آن را به سرعت سرد کردند تا ساختار بلوری از نظر جنبشی پایدار شود. این یک تکنیک شناخته شده است، اما قبلاً هرگز برای یک الکترولیت جامد به کار نرفته بود.
محققان می‌گویند این آشنایی می‌تواند به تبدیل این نوآوری آزمایشگاهی به یک محصول واقعی در آینده کمک کند.
پروفسور وای. شرلی منگ، از دانشکده مهندسی مولکولی پریتزکر دانشگاه شیکاگو (UChicago PME - ایالات متحده آمریکا)، گفت: «مسئله سدیم در مقابل لیتیوم نیست، ما به هر دو نیاز داریم.» «وقتی در مورد راه‌حل‌های ذخیره‌سازی انرژی در آینده فکر می‌کنیم، باید همان کارخانه غول‌پیکر را تصور کنیم که قادر به تولید محصولاتی بر اساس شیمی لیتیوم و سدیم باشد. این تحقیق جدید ما را به آن هدف نهایی نزدیک‌تر می‌کند و در عین حال علوم بنیادی را در این مسیر پیش می‌برد.»
این تیم همچنین خاطرنشان می‌کند که شیمی سدیم جالب است، اما الکترولیت جامد سدیم رسانایی یونی محدودی را در دمای اتاق نشان می‌دهد.
کار گروه دانشگاه کالیفرنیا، سن دیگو، داده‌های محاسباتی و تجربی را برای ارزیابی ماهیت شبه‌پایدار سدیم هیدریدوبورات ترکیب می‌کند و نشان می‌دهد که سرد شدن سریع از حالت تبلور، دینامیک فاز ارتورومبیک را با مهاجرت سریع Na+ قفل می‌کند.
باتری‌های سدیم حالت جامد، امیدی برای یک راه‌حل انرژی کم‌ضررتر برای محیط زیست ارائه می‌دهند.
محققان خاطرنشان می‌کنند که وقتی این فاز فوق پایدار با یک کاتد پوشش داده شده با الکترولیت جامد مبتنی بر کلرید ترکیب شود، امکان ایجاد کاتدهای کامپوزیتی متراکم و با بار سطحی بالا را فراهم می‌کند که عملکرد خود را در دماهای زیر صفر حفظ می‌کنند.
این تیم گزارش می‌دهد: «از آنجایی که اصل اساسی، پایدارسازی سینتیکی چارچوب آنیونی به نفع انتشار است، این رویکرد قابل تعمیم به هیدریدوبورات‌های مرتبط و سایر شیمی‌های خوشه‌ای آنیونی است. این کار یک استراتژی طراحی عملی و دستورالعمل‌های پردازش برای الکترولیت‌های جامد با کارایی بالا ارائه می‌دهد.»
سم اوه، یکی از نویسندگان این مقاله از موسسه تحقیقات و مهندسی مواد A*STAR در سنگاپور، گفت که این تحقیق به سدیم کمک می‌کند تا از نظر عملکرد الکتروشیمیایی، در شرایط برابرتری با لیتیوم قرار گیرد.
«دستاوردی که ما به آن دست یافتیم این است که در واقع در حال تثبیت یک ساختار نیمه‌پایدار هستیم که قبلاً هرگز گزارش نشده است. این ساختار نیمه‌پایدار سدیم هیدریدوبورات رسانایی یونی بسیار بالایی دارد، حداقل یک مرتبه بزرگی بالاتر از رسانایی یونی گزارش شده در مقالات علمی، و سه تا چهار مرتبه بزرگی بالاتر از خود پیش‌ساز.»
این تحقیق چشم‌انداز استفاده از یک ماده اولیه بسیار ارزان‌تر و در دسترس‌تر از لیتیوم را ارائه می‌دهد. سال‌هاست که همراه با توسعه دستگاه‌های دیجیتال قابل حمل، بشر هنگام استخراج و پالایش لیتیوم مجبور به انجام معاوضه‌های زیست‌محیطی بزرگی بوده است.
منبع: https://khoahocdoisong.vn/pin-natri-the-ran-co-trien-vong-thay-the-cho-cac-loai-pin-lithium-post2149056855.html
نظر (0)