Naukowcy opracowali baterię sodową w całości wykonaną ze stałego materiału, która utrzymuje wydajność w temperaturach poniżej zera. Opracowana przez naukowców z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego bateria może pomóc zastąpić urządzenia zasilające oparte na litowo.
Naukowcy ujawnili również, że sód jest tanim, powszechnie dostępnym i mniej szkodliwym surowcem, ale stworzone przez nich obecnie baterie w całości wykonane ze stali nierdzewnej nie działają dobrze w temperaturze pokojowej.
Inżynierowie podgrzali półstabilną formę wodorowodorku sodu do punktu, w którym zaczęła krystalizować, a następnie szybko ją schłodzili, aby kinetycznie ustabilizować strukturę krystaliczną. Jest to powszechnie znana technika, ale nigdy wcześniej nie została zastosowana do stałego elektrolitu.
Naukowcy twierdzą, że taka znajomość może w przyszłości pomóc w przekształceniu tej laboratoryjnej innowacji w rzeczywisty produkt.
„Nie chodzi o sód kontra lit, potrzebujemy obu” – powiedziała profesor Y. Shirley Meng z Wydziału Inżynierii Molekularnej Uniwersytetu Chicagowskiego (UChicago PME – USA). „Myśląc o przyszłych rozwiązaniach w zakresie magazynowania energii, powinniśmy wyobrazić sobie tę samą gigantyczną fabrykę zdolną do produkcji produktów opartych zarówno na litu, jak i na sodzie. Te nowe badania przybliżają nas do tego ostatecznego celu, jednocześnie rozwijając podstawowe nauki ”.
Zespół zauważył również, że chemia sodu jest interesująca, ale stały elektrolit sodowy wykazuje ograniczoną przewodność jonową w temperaturze pokojowej.
Praca grupy UC San Diego łączy dane obliczeniowe i eksperymentalne w celu oceny metastabilnej natury hydridoboranu sodu i wykazuje, że szybkie schłodzenie z poziomu krystalizacji blokuje dynamikę fazy rombowej z szybką migracją jonów Na+.
Baterie sodowe ze stałym elektrolitem dają nadzieję na rozwiązanie energetyczne mniej szkodliwe dla środowiska.
Naukowcy zauważają, że w połączeniu z katodą pokrytą stałym elektrolitem na bazie chlorku, ta superstabilna faza umożliwia tworzenie gęstych, kompozytowych katod o dużym obciążeniu powierzchniowym, które zachowują wydajność w temperaturach poniżej zera.
„Ponieważ podstawową zasadą jest kinetyczna stabilizacja struktury anionowej sprzyjająca dyfuzji, podejście to można przenieść na pokrewne hydridoborany i inne anionowe związki chemiczne tworzące klastry. Niniejsza praca dostarcza praktycznej strategii projektowania i wytycznych dotyczących przetwarzania wysokowydajnych stałych elektrolitów” – informuje zespół.
Współautor Sam Oh z Instytutu Badań Materiałowych i Inżynierii A*STAR w Singapurze powiedział, że badania te pomagają zrównać sód z litem pod względem właściwości elektrochemicznych.
„Przełom, który osiągnęliśmy, polega na tym, że faktycznie stabilizujemy półstabilną strukturę, o której nigdy wcześniej nie pisano. Ta półstabilna struktura hydridoboranu sodu ma bardzo wysoką przewodność jonową, co najmniej o rząd wielkości wyższą niż przewodność jonowa podawana w literaturze i o trzy do czterech rzędów wielkości wyższą niż sam prekursor”.
Badania te dają możliwość wykorzystania znacznie tańszego i łatwiej dostępnego surowca niż lit. Przez wiele lat, wraz z rozwojem przenośnych urządzeń cyfrowych, ludzkość musiała dokonywać ogromnych kompromisów środowiskowych podczas wydobywania i rafinowania litu.
Źródło: https://khoahocdoisong.vn/pin-natri-the-ran-co-trien-vong-thay-the-cho-cac-loai-pin-lithium-post2149056855.html
Komentarz (0)