Katody zapożyczone z ogniw Li-ion w ogniwach Na-ion pozwalają na wyższe gęstości energii [ANL]

Argonne National Lab zainspirowało się katodami NCM (nikiel-kobalt-mangan) z ogniw Li-ion, by stworzyć lepsze katody do ogniw sodowych. Opatentowane przez organizację rozwiązanie, katody NFM (nikiel-tlenki żelaza-mangan), pozwala na osiągnięcie wyższych gęstości energii niż u konkurencji, przekłada się też ponoć na wolniejszą degradację ogniw Na-ion. Przedstawiciele ANL utrzymują, że pod względem czasu życia ich ogniwa sodowe dogonią litowe.

Ogniwa Na-ion: wady, zalety i innowacja ANL

ANL chwali się, że podczas prac nad nową chemią źródłem inspiracji były odkrycia dokonane w trakcie prac nad ogniwami dla Chevroletów Volta i Bolta. Przy okazji dowiadujemy się, że problemem współczesnych nam ogniw Na-ion jest niska gęstość energii i szybka degradacja, co w sumie pasuje do zastosowanych pierwiastków. Atomy sodu są duże, większe niż litu, dlatego do przechowania tej samej ilości energii potrzebujemy większej przestrzeni i powierzchni elektrody. Wadą baterii Na-ion jest też ich większa waga, która ma dokładnie to samo źródło (cięższe atomy).

Zaletą baterii Na-ion ma być cena, Christopher Johnson, starszy chemik i „wybitny członek” ANL ocenia, że powinna być ona o jedną trzecią niższa niż w wypadku Li-ion. Katody NFM [organizacja używa oznaczenia „NMF” – przyp. red.] zawierają nikiel i mangan, ale nie ma w nich drogiego kobaltu, który w dodatku mógłby być wydobywany w nieetyczny sposób. To dodatkowy plus.

Bryły metalicznego sodu (c) Dnn87 / Wikipedia

Interesującym atutem ogniw Na-ion jest wreszcie możliwość ładowania w temperaturze poniżej zera. O ile dobrze rozumiemy, bierze się ona z większych rozmiarów szczelin w elektrodach, które dopasowano do większych atomów – i wiąże się z mniejszą pojemnością samych ogniw. Sam proces produkcji elektrod w zasadzie już istnieje, opracowano go na potrzeby ogniw Li-ion.

ANL nie podało gęstości energii swoich katod, zadeklarowano jedynie, że wyposażone w nie ogniwa Na-ion powinny wystarczyć na przejechanie 290-320 kilometrów na jednym ładowaniu (źródło). Strzelamy zatem, że mówimy o wartościach w okolicy 0,1-0,12 kWh/kg. Organizacja opatentowała swoje rozwiązanie i pracuje teraz nad anodami oraz elektrolitem, dzięki którym możliwe byłoby dalsze zwiększanie gęstości energii ogniw.

Nota od redakcji Elektrowozu: ta niższa gęstość energii i wyższa waga coraz bardziej pozycjonuje nam baterie Na-ion raczej w magazynach energii niż w samochodach elektrycznych…