Uusi ympäristöystävällinen materiaali natrium-ioni akulle

Vaikka litiumioniakut ovat olleet yleisin tekniikka lähes kaikessa tiedemiehet ympäri maailmaa pyrkivät luomaan vähemmän hankalia ja edullisempia vaihtoehtoja.

Kansainvälinen monitieteinen tutkijaryhmä, mukaan lukien Houstonin yliopiston Canepa-tutkimuslaboratorio, on kehittänyt uudentyyppisen materiaalin natrium-ioni-akkuihin, jotka voisivat tehdä niistä tehokkaampia ja parantaa niiden energiatehokkuutta.

Uusi materiaali, natriumvanadiinifosfaatti (NaxV2(PO4)3), parantaa natrium-ioni-akun suorituskykyä lisäämällä energiatiheyttä – kilogrammaa kohti varastoidun energian määrää – yli 15 %.

Suuremmalla energiatiheydellä, 458 wattituntia kilogrammaa kohden (Wh/kg) verrattuna vanhempien natrium-ioniakkujen 396 Wh/kg:iin, tämä materiaali tuo natriumteknologian lähemmäksi litiumioniakkujen kilpailijaa.

"Natrium on lähes 50 kertaa halvempaa kuin litium, ja se voidaan ottaa talteen jopa merivedestä, mikä tekee siitä paljon kestävämmän vaihtoehdon laajamittaiseen energian varastointiin", sanoo apulaisprofessori Pieremanuele Canepa.

"Natriumioniakut voisivat olla halvempia ja helpompia valmistaa, mikä auttaisi vähentämään riippuvuutta litiumista ja parantamaan akkuteknologian saatavuutta maailmanlaajuisesti."

Tutkijat loivat akun prototyypin käyttämällä uutta materiaalia, NaxV2 (PO4)3, mikä osoitti merkittäviä energian varastoinnin parannuksia. NaxV2 (PO4)3, joka kuuluu "Na-superionijohtimien" tai NaSICON-nimiseen ryhmään, on suunniteltu antamaan natriumionien liikkua sujuvasti akussa latauksen ja purkamisen aikana.

Toisin kuin olemassa olevat materiaalit, sillä on ainutlaatuinen tapa käsitellä natriumia, mikä mahdollistaa sen toimimisen yksivaiheisena järjestelmänä. Tämä tarkoittaa, että se pysyy vakaana, kun se vapauttaa tai ottaa vastaan ​​natriumioneja. Tämän ansiosta NaSICON pysyy vakaana latauksen ja purkamisen aikana ja tuottaa jatkuvan 3,7 voltin jännitteen natriummetalliin verrattuna, mikä on korkeampi kuin nykyisten materiaalien 3,37 volttia.

Vaikka tämä ero saattaa tuntua pieneltä, se lisää merkittävästi akun energiatiheyttä tai sitä, kuinka paljon energiaa se voi varastoida painollaan. Sen tehokkuuden avain on vanadiini, joka voi esiintyä useissa stabiileissa olomuodoissa, jolloin se voi pitää ja vapauttaa enemmän energiaa.

"Jatkuva jännitteen muutos on keskeinen ominaisuus", sanoi Canepa. "Se tarkoittaa, että akku voi toimia tehokkaammin vaarantamatta elektrodin vakautta. Se muuttaa natrium-ioniteknologian pelin."

Aiheesta aiemmin:

Akku ja superkonkka yhteen soppii

Natriumioniakun hankalimman vian syy

Aerogeeleillä kestävän kehityksen akkuja

Näin toimii koneoppiminen