Zbog naše sve veće ovisnosti o elektronici, istraživači uvijek traže materijale za baterije s poželjnijim svojstvima. Uobičajeni materijali za baterije, poput litija, mogu biti skloni nedostacima kao što su pregrijavanje i problemi s nabavom materijala, što dovodi do sigurnosnih rizika i viših troškova.
Sada su istraživači iz Kine otkrili novi dizajn baterije koji bi mogao ponuditi bolju alternativu litiju. Nova studija, objavljena u časopisu Nature, opisuje dizajn bez anode baziran na natriju i sumporu koji nudi visoki napon. Natrij-sumporne (Na-S) baterije obećavajuća su alternativa baterijama na bazi litija zbog obilja natrija i potencijala za visoko skladištenje energije.
Ograničenja prethodnih Na-S baterija
Ovo nije prvi dizajn baterije koji kombinira natrij i sumpor. Međutim, prethodne Na-S baterije suočavale su se s problemima koji su ograničavali njihovu praktičnost. Neke Na-S baterije koristile su S/Na2S kemiju, koja je bila ograničena niskim naponom i visokim zahtjevima za metalnim natrijem. I unatoč tome što redoks reakcija sumpora visoke valencije (S0/S4+) pruža više napone od oko 3,6 V, istraživači nisu pronašli način da stvore ovu reakciju na sobnoj temperaturi zbog energetskih barijera.
Autori studije pišu: “Reakcija pretvorbe S/Na2S na katodi daje ograničeni napon pražnjenja manji od 1,6 V u odnosu na Na/Na+, što je mnogo niže od onih koje postižu katode trenutnih Li i Na baterija. Također, uporaba značajne količine Na metala na anodi, koja općenito premašuje one u konvencionalnim Li i Na baterijama za desetke puta, umanjuje isplativost i sigurnost, dok žrtvuje dostupnu gustoću energije i snage.”
Nova Na-S baterija: Održiva, jeftina i sigurna
Ključ novog dizajna bilo je “otključavanje” redoks kemije sumpora visoke valencije S0/S4+ kako bi se stvorile anode bez visoko naponskih Na-S baterija na tipičnim sobnim temperaturama. Novi dizajn sastoji se od S8 katode, aluminijske (Al) folije kao kolektora struje anode, separatora od staklenih vlakana i natrijeva dicianamida (NaDCA) u nezapaljivom kloroaluminatnom elektrolitu. Nova baterija nudi napon pražnjenja od 3,6 V.
“Studije mehanizma pokazuju da dicianamidni anion u optimiziranom kloroaluminatnom elektrolitu igra ključnu ulogu u otključavanju kemije katode S/SCl4 i također poboljšava reverzibilnost taloženja/skidanja Na na anodi, što zajedno ostvaruje visoko naponske Na-S baterije bez anode s izvrsnim elektrokemijskim performansama i praktičnošću,” kažu autori studije.
Novi dizajn postigao je maksimalnu gustoću energije od 1.198 Wh/kg, kapacitet pražnjenja od 715 mAh g−1 i gustoću snage od 23.773 W/kg. Tim kaže da je ugradnja Bi-COF katalizatora u katodu dodatno povećala kapacitet pražnjenja na 1.206 mAh/g i gustoću energije na 2.021 Wh/kg.
Tim također procjenjuje da je trošak novog dizajna daleko niži od trenutnih alternativa. S 5,03 dolara po kWh, to je jedan do dva reda veličine niže od trenutnih Na baterija. Sigurnost je također poboljšana upotrebom NaDCA elektrolita, koji je inherentno nezapaljiv, za razliku od tekućeg elektrolita u litijevim baterijama. Obilje natrija i manji utjecaj ekstrakcije čine ga i održivijim materijalom od litija.
Nekoliko preostalih prepreka
Iako tim kaže da su nove baterije obećavajuće za praktične primjene u skladištenju energije, neka ograničenja još uvijek ostaju prije nego što se ovi novi materijali mogu praktično koristiti. Jedan problem koji treba riješiti jest da je elektrolit na bazi AlCl3/SOCl2 korozivan i zahtjevan za rukovanje, što zahtijeva daljnje proučavanje. Osim toga, stabilnost na zraku je kratkotrajna, što znači da je sigurnost pri dugoročnom ili velikoopsežnom izlaganju neizvjesna.
Ipak, ako se ovi problemi riješe, novi dizajn ima potencijal za rješavanje kritičnih problema s opskrbnim lancem i sigurnosnih problema u trenutnoj tehnologiji baterija. Autori studije napominju da nove baterije pokazuju obećanje za primjene u skladištenju energije u mreži i nosivoj elektronici.
Nigdje u tekstu glavne informacije – skladišti li više, manje ili isto energije po jednom punjenju u odnosu na Li-Ion i Li-Po baterije.
Sumpor? Znači lošije, neekološko i skuplje za nas ali za proizvodnju mnogo više profita.
Dobro!
Ali to je stari proizvod, u fazi je ispitivanja. Ima i drugih kombinacija u opticaju. Još nije dokazano da je iole bolja, možda će biti jeftinija, ali ima i drugih kombinacija.
Mene je uvijek čudilo, kakvi su bili električni automobili polovinom XIX stoljeća?????
Kakva je baterija i pogon? A onaj Teslin elektroautić?? Od New Yorka do Bostona, kakav je njegov pogon??? Da li je Tesla kopao litijum po Srbiji ili negdje u Chile????
Normalno – ne!!??
Koliko ja znam Kopanje i kemijsko pročišćavanje litija jako zagađuje okoliš. Nisam potpuno siguran za Natriji dali je on čišći u fazi proizvodnje ali kažu daj bolji od Litija. Litijske baterije imaju manu da se neće puniti na niskoj temperaturi. Dok Natrijske baterije nemaju taj problem i brže se napune.
Unigrid iz SAD-a razvio je 12V natrij-ionsku bateriju za automobile koristeći NaCrO₂ kemiju iz obične soli, idealnu za start-stop sustave. Traje 10 puta dulje od olovnih baterija, podnosi hladnoću i potpuno pražnjenje bez oštećenja, uz manji rizik od požara od litija.Bio tekst na Jutarnjem.
Finska solid-state baterija puni se za pet minuta i drži kapacitet do 100.000 ciklusa.
Impresivne specifikacije
Nova baterija pruža energetsku gustoću od čak 400 Wh/kg, što omogućuje znatno veći domet i lakše konstrukcije vozila. Jedna od najznačajnijih prednosti je brzina punjenja, pa je bateriju moguće napuniti do punog kapaciteta u svega pet minuta, bez uobičajenih ograničenja i preporuka za punjenje do 80%. Uz to, dizajnirana je da izdrži do 100.000 ciklusa punjenja uz minimalan gubitak kapaciteta, što višestruko nadmašuje životni vijek konvencionalnih litij-ionskih baterija.
“dizajn baterije koji bi mogao ponuditi bolju alternativu”
O eksperimentima, nadama i snovima procitajte vise na: https://www.sciencedaily.com/
Crvena opeka / Baldwin Electric
Može izvor za članak?