Korkeajännitteiset anodittomat natrium-rikki-akut

Kiinalaiset tutkijat ovat nyt paljastaneet uuden akkurakenteen, joka saattaa tarjota paremman vaihtoehdon litiumille.

Uusi tutkimus kuvaa natriumia ja rikkiä sisältävän, anodittoman rakenteen, joka tarjoaa korkean jännitteen.

Natrium-rikki (Na-S) -akut ovat lupaava vaihtoehto litiumpohjaisille akuille natriumin runsauden ja korkean energian varastointipotentiaalin vuoksi.

Tämä ei ole ensimmäinen akkuratkaisu, jossa yhdistetään natriumia ja rikkiä. Aiemmissa Na-S-akuissa oli kuitenkin käytännöllisyyttä rajoittavia ongelmia.

Tutkimuksen tekijät kirjoittavat: "Katodilla tapahtuva S/Na2S-muunnosreaktio tuottaa rajoitetun purkausjännitteen, joka on alle 1,6 V Na/Na + -jännitteeseen verrattuna, mikä on paljon alhaisempi kuin nykyisten Li- ja Na-akkujen katodeilla saavutettavat jännitteet.

Myös huomattavan Na-metallin käyttö anodilla, joka yleensä ylittää perinteisten Li- ja Na-akkujen määrän kymmeniä kertoja, heikentää kustannustehokkuutta ja turvallisuutta samalla uhraten käytettävissä olevan energian ja tehotiheydet."

Uusi Na-S-akku on tutkijoiden mukaan kestävä, edullinen ja turvallinen.

Kehitetyssä 3,6 V:n Na-S -akussa on korkeavalenssinen rikki/rikkitetrakloridi (S/SCl4 ) -katodikemia ja anoditon kokoonpano. Tutkijat osoittivat, että natriumdisyanamidi (NaDCA) voi samanaikaisesti käynnistää palautuvan S/SCl4 - muunnoksen ja Na-pinnoituksen/-strippauksen palamattomassa kloorialuminaattielektrolyytissä.

Tämä rakenne mahdollistaa maksimaaliset energia- ja tehotiheydet 1 198 Wh kg −1 ja 23 773 W kg −1 , laskettuna kokonaiselektrodimassan perusteella, mukaan lukien sekä katodi että anodi.

Lisäksi osoitamme helpotetun S/SCl4 - muunnoksen sisällyttämällä vismuttikoordinoidun kovalenttisen orgaanisen rungon (Bi-COF) katalyytin rikkikatodille, mikä saavuttaa vaikuttavan 1 206 mAh g (rikki + katalyytti) −1 purkauskapasiteetin , mikä myötävaikuttaa maksimienergiatiheyteen 2 021 Wh kg −1 laskettuna elektrodin kokonaismassan perusteella.

Anoditon Na-S-akkumme, jonka arvioidut kustannukset ovat 5,03 Yhdysvaltain dollaria kWh:lta ja jolla on erinomainen skaalautuvuus, osoittaa lupaavia mahdollisuuksia verkkoenergian varastoinnissa ja puettavassa elektroniikassa.

Turvallisuutta parannetaan myös NaDCA-elektrolyytin käytöllä, joka on luonnostaan palamatonta toisin kuin litium-akkujen nestemäinen elektrolyytti. Natriumin runsaus ja pienempi uuttovaikutus tekevät siitä myös litiumia kestävämmän materiaalin.

Aiheesta aiemmin:

Natrium-ioniakut haastavat litiumioniakut

Uusi käänne akkujen suunnitteluun

Akku ja superkonkka yhteen soppii