Naukowcy z Uniwersytetu w Austin (Teksas, Stany Zjednoczone) stworzyli ogniwa Na-ion ze stałym elektrolitem. Nie są one jeszcze gotowe do produkcji, ale zapowiadają się obiecująco: niektóre parametry mają zbliżone do ogniw Li-ion, wytrzymują kilkaset cykli pracy i wykorzystują tani, łatwo dostępny pierwiastek, jakim jest sód.
Świetlana przyszłość ogniw elektrycznych
Asfalt, grafen, krzem, siarka, sód – te substancje i pierwiastki pozwolą w przyszłości na ulepszenie ogniw elektrycznych. Łączy je jedna wspólna cecha: są stosunkowo łatwo dostępne (nie dotyczy grafenu) i obiecują parametry zbliżone, a w przyszłości może nawet lepsze do litu.
Pomysł na zastąpienie litu sodem jest ciekawy. Obydwa pierwiastki należą do tej samej grupy litowców, obydwa są podobnie reaktywne, ale sód jest szóstym najczęściej występującym pierwiastkiem w skorupie ziemskiej i potrafimy go tanio pozyskiwać. W opracowanych w Teksasie ogniwach Na-ion lit w anodzie zastąpiono sodem, a palne elektrolity – elektrolitami stałymi na bazie siarki (źródło).
Początkowo stosowano ceramiczną katodę, ale ta podczas pracy (przyjmowanie ładunków/oddawanie ładunków) zmieniała rozmiar i się kruszyła. Dlatego zamieniono ją na elastyczną katodę wykonaną z materiałów organicznych. Tak opracowane ogniwo przepracowało ponad 400 cykli ładowania/rozładowania bez awarii, a na katodzie uzyskano gęstość energii wynoszącą 0,495 kWh/kg (wartość tej nie należy mylić z gęstością energii całego ogniwa czy baterii).
> Tesla Robotaxi od 2020 roku. Ty idziesz spać, a Tesla jeździ i na ciebie zarabia
Po kolejnym ulepszeniu katody udało się dojść do poziomu 0,587 kWh/kg, co mniej więcej odpowiada wartościom uzyskiwanym na katodach ogniw litowo-jonowych. Po 500 cyklach ładowania ogniwo było w stanie utrzymać 89 procent pojemności, co również odpowiada parametrom [słabszych] ogniw Li-ion.
Ogniwa Na-ion pracują z napięciem niższym niż ogniwa Li-ion, dlatego mogą posłużyć do zasilania przenośnej elektroniki. Jednak zespół naukowców z Austin postanowił iść również w kierunku uzyskania wyższego napięcia, żeby ogniwa dało się wykorzystać w samochodach elektrycznych. Dlaczego? Jednym z podstawowych parametrów samochodu jest jego moc, a ta wprost zależy od natężenia prądu i właśnie napięcia na elektrodach.
Warto dodać, że z Uniwersytetu w Austin pochodzi John Goodenough, wynalazca ogniw Li-ion.
Zdjęcie otwierające: reakcja niewielkiej bryłki sodu z wodą (c) Ron White Memory Expert – Memory Training & Brain Training / YouTube. Więcej przykładów:
