A szilárdtest nátrium akkumulátorok ígéretes alternatívát jelentenek a lítium akkumulátorokkal szemben.

A jelenlegi kutatások a nátriumot életképes alternatívának tekintik az akkumulátorokban, ami fontos lépés a nátriumhiány és a környezeti hatások kezelése felé.

A kutatók kifejlesztettek egy teljesen szilárdtest nátrium akkumulátort, amely fagypont alatti hőmérsékleten is megőrzi teljesítményét. A San Diegó-i Kaliforniai Egyetem kutatói által kifejlesztett akkumulátor segíthet a lítium-alapú energiaellátó eszközök leváltásában.

A kutatók azt is felfedték, hogy a nátrium egy olcsó, bőségesen rendelkezésre álló és kevésbé káros alternatíva, de az általuk jelenleg létrehozott, teljesen szilárdtest akkumulátorok szobahőmérsékleten nem működnek jól.

A kutatást Y. Shirley Meng professzor vezette, a Chicagói Egyetem Pritzker Molekuláris Mérnöki Iskolájának munkatársa.

A mérnökök egy félig stabil nátrium-hidroborátot melegítettek addig a pontig, amíg az kristályosodni nem kezdett, majd gyorsan lehűtötték, hogy kinetikusan stabilizálják a kristályszerkezetet. Ez egy széles körben elismert technika, de szilárd elektrolitra korábban még soha nem alkalmazták.

Ez az ismeretség segíthet abban, hogy ezt a laboratóriumi innovációt a jövőben valódi termékké alakítsák, mondják a kutatók.

„Nem a nátrium kontra lítium kérdéséről van szó, mindkettőre szükségünk van” – mondta Y. Shirley Meng professzor, a Chicagói Egyetem Pritzker Molekuláris Mérnöki Karának (UChicago PME - USA) munkatársa. „Amikor a jövőbeli energiatárolási megoldásokon gondolkodunk, el kell képzelnünk, hogy ugyanaz az óriási gyár képes mind lítium-, mind nátriumkémiai úton előállítani termékeket. Ez az új kutatás közelebb visz minket ehhez a végső célhoz, miközben az alaptudományt is előmozdítja.”

A csapat azt is megjegyzi, hogy a nátrium kémiája érdekes, de a nátrium szilárd elektrolit szobahőmérsékleten korlátozott ionvezető képességet mutat.

Az UC San Diego-i csoport munkája számítási és kísérleti adatokat ötvöz a nátrium-hidridoborát metastabil jellegének értékelésére, és kimutatja, hogy a kristályosodási rendszerből származó gyors hűtés az ortorombos fázisdinamikát gyors Na+ migrációval zárolja.

A szilárdtest nátrium akkumulátorok reményt nyújtanak egy kevésbé környezetkárosító energiamegoldásra.

A kutatók megjegyzik, hogy egy klorid alapú szilárd elektrolittal bevont katóddal kombinálva ez a szuperstabil fázis lehetővé teszi sűrű, nagy felületű terhelésű kompozit katódok létrehozását, amelyek nulla fok alatti hőmérsékleten is fenntartják teljesítményüket.

„Mivel az alapelv az anionos keret kinetikus stabilizálása a diffúzió elősegítése érdekében, ez a megközelítés átvihető a kapcsolódó hidridoborátokra és más anionos klaszterkémiai eljárásokra. Ez a munka gyakorlati tervezési stratégiát és feldolgozási irányelveket kínál a nagy teljesítményű szilárd elektrolitokhoz” – jelenti a csapat.

Sam Oh, a szingapúri A*STAR Anyagkutató és Mérnöki Intézet társszerzője szerint a kutatás segít abban, hogy a nátrium elektrokémiai teljesítménye tekintetében egyenlőbb versenyfeltételeket teremtsen a lítiummal.

„Az áttörés, amit elértünk, az, hogy valójában egy olyan félstabil szerkezetet stabilizálunk, amelyről korábban még soha nem számoltak be. A nátrium-hidroborátnak ez a félstabil szerkezete nagyon magas ionvezető képességgel rendelkezik, legalább egy nagyságrenddel magasabb, mint az irodalomban közölt ionvezető képesség, és három-négy nagyságrenddel magasabb, mint maga a prekurzor.”

Ez a kutatás egy sokkal olcsóbb és könnyebben hozzáférhető alapanyag használatának lehetőségét kínálja, mint a lítium. A hordozható digitális eszközök fejlesztésével párhuzamosan az emberiségnek évek óta hatalmas környezeti kompromisszumokat kell kötnie a lítium bányászata és finomítása során.

Szilárdtest nátrium akkumulátor megoldás, amelynek célja a lítiumbányászatból származó szennyezés korlátozása.

Érdekes mérnöki tudományok Lásd a forrás linkjét

Eredeti bejegyzés linkje Link másolása

https://interestingengineering.com/energy/all-solid-state-sodium-batteries-created

Forrás: https://khoahocdoisong.vn/pin-natri-the-ran-co-trien-vong-thay-the-cho-cac-loai-pin-lithium-post2149056855.html