“Щипка” натриева пудра подобрява капацитета на солевите батерии

Изследователи от Университета Пърдю са установили, че “щипка” натриев прах може да доведе до подобрен капацитет на батериите, базирани на солеви разтвор.

От известно време учените разглеждат евтината и широко разпространена сол като потенциален заместител на лития в батериите, които захранват всичко около нас – от лаптопите до новото поколение автомобили. Макар че експерименталните натриево-йонни батерии продължават да показват обещаващи резултати, има няколко проблема, които трябва да бъдат изгладени, преди този род акумулатори да станат масови. Изследователите от Университета Пърдю твърдят, че сега са преодолели един важен недостатък, редуцирайки натрия до “прахообразна форма”.

Необходимостта от разработване на алтернативи на повсеместната литиево-йонна батерия се дължи на факта, че литият е рядък и скъп за добиване. Изобилният натрий междувременно има подходящи свойства, като учените виждат огромен потенциал за прилагането на материала в евтини и мащабни системи за съхранение на слънчева и вятърна енергия.

Подобно на литиево-йонната батерия, при натриево-йонната батерия се генерира енергия, като натриевите йони преминават от един електрод в друг през течен електролит – поне на теория. Ала при натриево-йонните батерии има няколко оперативни проблема.

Един от тях е нейният кратък живот. Той се дължи на натрупването на натриеви йони при електрода, направен от въглерод – наречен анод – през първите няколко цикъла на зареждане. Тук те изграждат и образуват нещо, което е известно като “твърдотелен електролитен интерфейс”, който лакомо изяжда натриевите йони и в резултат на това съсипва батерията.

“По-големият проблем е ограниченият капацитет на катода, съдържащ натрий”, обяснява Вилас Пол, професор по химическо инженерство в Пърдю. “Ако по-голямата част от този капацитет се консумира от анода по време на образуването на твърдотелния електролитен интерфейс, остава ограничено количество натрий за движение, което ограничава живота на батерията.”

Затова Пол и неговият екип се опитали да направят някои подобрения. Използвайки стандартна ултразвукова технология, те разтопили парченца натрий, потапяйки го в „млечна лилава течност“, която на свой ред се охлажда и превръща в прах и „се суспендира в хексанов разтвор, оставяйки равномерно разпределение на праховите частици“.

Добавянето само на няколко капки от този прахообразен материал по време на производството както на анодните, така и на катодните електроди е довело до много по-добри резултати в работата на батерията. Наблюдавани са много по-дълги цикли на зареждане и разреждане, както и по-добра ефективност на трансфер на заряда.

Екипът е подал патент за технологията, а ВиласПол заявява, че сега тимът работи по оптимизиране на производството на прахообразния процес и на батериите, които включват материала. Като цяло екипът се надява, че натриевият прах може да бъде липсващата съставка, необходима за индустриализиране на натриево-йонните батерии.

Изследванията бяха публикувани в “Journal of Power Sources”.

Коментари

Напиши коментар

E-mail адресът Ви няма да бъде публикуван




*