Kiinteä elektrolyytti natrium-akuille

Kolmiulotteinen natriumionidiffuusion pinta hydroboraattikiteessä. Tämä uusi materiaali muodostaa epäsäännöllisen mutta erittäin symmetrisen rakenteen, joka sallii natriumin liikkuvuuden, joka on verrattavissa litiumin liikkuvuuteen.

Turvallisempien, tehokkaampien ja geopoliittisesti vakaita resursseja käyttävien akkujen valmistus vaatii kiinteitä elektrolyyttejä ja litiumin korvaamisen natriumilla.

Geneven yliopiston (UNIGE) kristallografian asiantuntijat ovat kehittäneet natrium-akulle palamattoman, kiinteän elektrolyytin, joka toimii huoneenlämmössä.

Siihen perustuvien akkujen ominaisuudet perustuisivat boorista ja vedystä koostuvan hydroboraatin elektrolyytin kiteiseen rakenteeseen.

”Natrium on hyvä ehdokas litiumin korvaamiseksi, koska sillä on kemiallisia ja fysikaalisia ominaisuuksia lähellä litiumia ja sitä esiintyy kaikkialla,” argumentoi UNIGEn tutkija Fabrizio Murgia.

Kaksi alkuainetta - natrium ja litium - ovat lähellä toisiaan jaksollisessa taulukossa. Ongelmana on, että natrium on raskaampaa kuin litium, joten sillä on vaikeuksia liikkua akkujen elektrolyyteissä.

Kristallografiaa - mineralogian, fysiikan ja kemian väliin sijoittunut tiede - käytetään kemiallisten aineiden rakenteiden analysointiin ja ymmärtämiseen sekä niiden ominaisuuksien ennustamiseen. Kiteytymisen ansiosta on mahdollista suunnitella materiaaleja. Tätä kristallografista lähestymistapaa käytettiin Geneven tutkijoiden julkaisemien valmistusstrategioiden toteuttamiseen.

Tutkijoiden tutkimusartikkeli on työkalupakki, joka on suunniteltu akkukehittäjille. Sen pitäisi synnyttää uuden sukupolven vakaampia ja tehokkaampia akkuja.

Sveitsissä UNIGE ja EMPA työstää yhteistyössä parhaillaan vankkaa, 4 voltin natriumakkua, joka on tehokkaampi kuin vuonna 2019 julkaistu 3 voltin akku.

Tutkijoiden mukaan suuren hapetusikkunansa ja matalan gravimetrisen tiheytensä vuoksi tämä yhdisteperhe edustaa merkittävää läpimurtoa mahdollisten kiinteiden elektrolyyttien etsimisessä täysin kiinteissä ladattavissa akuissa.

Aiheesta aiemmin:

Tutkijat kehittävät elinkelpoisen natriumakun

Vanha idea tehokkaasta akusta osoittautui todeksi