Bateri natrium keadaan pepejal adalah alternatif yang menjanjikan kepada bateri litium.

Penyelidik telah membangunkan bateri natrium keadaan pepejal yang mengekalkan prestasi pada suhu sub-sifar. Dibangunkan oleh penyelidik di University of California, San Diego, bateri boleh membantu menggantikan peranti kuasa berasaskan litium.

Para penyelidik juga mendedahkan bahawa natrium adalah alternatif yang murah, banyak dan kurang berbahaya, tetapi bateri keadaan pepejal yang mereka cipta pada masa ini tidak berfungsi dengan baik pada suhu bilik.

ucsd-jacobsschool-2407-meng-lab-deysher-grayson-06232-8mp-1380px.jpg — Penyelidikan itu diketuai oleh Profesor Y. Shirley Meng, Pritzker School of Molecular Engineering, University of Chicago.

Jurutera memanaskan bentuk separa stabil natrium hidridoborat ke titik di mana ia mula menghablur, kemudian menyejukkannya dengan cepat untuk menstabilkan struktur kristal secara kinetik. Ini adalah teknik yang diiktiraf secara meluas, tetapi yang belum pernah digunakan sebelum ini pada elektrolit pepejal.

Kebiasaan itu boleh membantu menjadikan inovasi makmal ini menjadi produk sebenar pada masa hadapan, kata para penyelidik.

"Ia bukan soal natrium berbanding litium, kita memerlukan kedua-duanya," kata Profesor Y. Shirley Meng, dari Universiti Chicago Pritzker School of Molecular Engineering (UChicago PME - USA). "Apabila kita berfikir tentang penyelesaian penyimpanan tenaga masa depan, kita harus membayangkan kilang gergasi yang sama dapat menghasilkan produk berdasarkan kedua-dua kimia litium dan natrium. Penyelidikan baharu ini membawa kita lebih dekat kepada matlamat utama itu sambil memajukan sains asas di sepanjang jalan."

Pasukan itu juga menyatakan bahawa kimia natrium adalah menarik, tetapi elektrolit pepejal natrium menunjukkan kekonduksian ionik terhad pada suhu bilik.

Kerja kumpulan UC San Diego menggabungkan data pengiraan dan percubaan untuk menilai sifat metastabil natrium hidridoborat dan menunjukkan bahawa penyejukan pantas daripada rejim penghabluran mengunci dinamik fasa ortorombik dengan penghijrahan Na+ yang pantas.

Bateri natrium keadaan pepejal menawarkan harapan untuk penyelesaian tenaga yang kurang merosakkan alam sekitar.

Para penyelidik ambil perhatian bahawa apabila digabungkan dengan katod bersalut elektrolit pepejal berasaskan klorida, fasa superstabil ini membolehkan penciptaan katod komposit padat, beban kawasan tinggi yang mengekalkan prestasi pada suhu sub-sifar.

"Memandangkan prinsip asasnya adalah untuk menstabilkan rangka kerja anionik secara kinetik yang memihak kepada resapan, pendekatan ini boleh dipindah milik kepada hidridoborat yang berkaitan dan kimia kelompok anionik yang lain. Kerja ini menyediakan strategi reka bentuk praktikal dan garis panduan pemprosesan untuk elektrolit pepejal berprestasi tinggi," lapor pasukan itu.

Pengarang bersama Sam Oh dari Institut Penyelidikan dan Kejuruteraan Bahan A*STAR di Singapura berkata penyelidikan itu membantu meletakkan natrium pada medan yang lebih seimbang dengan litium dari segi prestasi elektrokimia.

"Kejayaan yang kami capai ialah kami sebenarnya menstabilkan struktur separa stabil yang tidak pernah dilaporkan sebelum ini. Struktur separa stabil natrium hidridoborat ini mempunyai kekonduksian ionik yang sangat tinggi, sekurang-kurangnya satu susunan magnitud lebih tinggi daripada kekonduksian ionik yang dilaporkan dalam literatur, dan tiga hingga empat susunan magnitud lebih tinggi daripada prekursor itu sendiri."

Penyelidikan ini menawarkan prospek untuk menggunakan bahan mentah yang jauh lebih murah dan lebih mudah didapati daripada litium. Selama bertahun-tahun, bersama-sama dengan pembangunan peranti digital mudah alih, manusia terpaksa melakukan pertukaran alam sekitar yang besar apabila melombong dan menapis litium.