Καθώς οι μπαταρίες ιόντων λιθίου συνεχίζουν να βελτιώνονται τόσο όσον αφορά την απόδοση όσο και το κόστος, γίνεται ολοένα και πιο δύσκολο για τις εναλλακτικές τεχνολογίες να ανταγωνιστούν την κατεστημένη. Ωστόσο, το ενδιαφέρον για τις μπαταρίες στερεάς κατάστασης, οι οποίες υπόσχονται καλύτερη ενεργειακή πυκνότητα και ασφάλεια, έχει αυξηθεί σημαντικά τα τελευταία χρόνια.
Οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης
Όπως και οι μπαταρίες ιόντων λιθίου, οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης αποθηκεύουν ενέργεια και την απελευθερώνουν για την τροφοδοσία συσκευών. Αλλά αντί για τους υγρούς ή πολυμερείς ηλεκτρολύτες σε μορφή γέλης που χρησιμοποιούνται στα στοιχεία ιόντων λιθίου, οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης βασίζονται σε έναν στερεό ηλεκτρολύτη.
Βασιζόμενοι σε αυτήν την αρχή, ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Σικάγο ανέπτυξαν έναν νέο στερεό ηλεκτρολύτη με βάση το νάτριο, ο οποίος φέρεται να μπορεί να διατηρεί την απόδοση ακόμη και σε θερμοκρασίες υπό το μηδέν.
Είναι το νάτριο απέναντι στο λίθιο;
«Δεν είναι θέμα νατρίου έναντι λιθίου. Χρειαζόμαστε και τα δύο», δήλωσε η Y. Shirley Meng, καθηγήτρια Μοριακής Μηχανικής στην οικογένεια Liew στη Σχολή Μοριακής Μηχανικής Pritzker του UChicago. «Όταν σκεφτόμαστε τις λύσεις αποθήκευσης ενέργειας του αύριο, θα πρέπει να φανταζόμαστε το ίδιο γιγαεργοστάσιο που παράγει προϊόντα βασισμένα τόσο στη χημεία λιθίου όσο και στο νάτριο».
Η ομάδα εντόπισε μια συγκεκριμένη μετασταθή δομή υδροϊδοβορικού νατρίου με πολύ υψηλή ιοντική αγωγιμότητα. Ψύχοντάς το γρήγορα, κατάφεραν να σταθεροποιήσουν την κρυσταλλική του δομή. Αυτός ο στερεός ηλεκτρολύτης στη συνέχεια συνδυάστηκε με μια κάθοδο με βάση το όζον, επικαλυμμένη με ηλεκτρολύτη χλωρίου, για να δημιουργηθούν κάθοδοι υψηλής επιφανειακής φόρτισης. Στη συνέχεια, το παχύ στρώμα καθόδου συνδυάστηκε με μια άνοδο κράματος υψηλής χωρητικότητας. Αυτή η σύζευξη, μαζί με την ταχεία ψύξη του υδριδοβορικού νατρίου, «κλείδωσε» αποτελεσματικά την κρυσταλλική δομή του υλικού, επιτρέποντας παράλληλα γρήγορη κινητικότητα ιόντων νατρίου (Na⁺).
«Οι προσομοιώσεις μοριακής δυναμικής υψηλής απόδοσης αποκαλύπτουν ότι η τάση για κίνηση ανιόντων ενισχύει σημαντικά τον πληθυσμό του εξαιρετικά κινητού Na⁺ χωρίς να επηρεάζει την ενέργεια ενεργοποίησης», εξήγησαν οι ερευνητές.
Η ομάδα πιστεύει ότι η χρήση παχύτερων καθόδων θα μπορούσε να ενισχύσει την ενεργειακή πυκνότητα των μπαταριών στερεάς κατάστασης. «Είναι ακόμα ένα μακρύ ταξίδι, αλλά αυτή η έρευνα ανοίγει νέες δυνατότητες για την τεχνολογία», δήλωσε ο Oh.
www.worldenergynews.gr
