Sciencemag.cz
Doporučujeme
Sodík je chemicky podobný lithiu, proč tedy v Li-Ion baterii prostě oba alkalické kovy nelze zaměnit a ušetřit za relativně drahé a vzácné lithium? Bylo by to sice opravdu levnější, jenže sodíková baterie dosud vykazují podstatně horší provozní parametry – dlouho se nabíjejí a mají nižší výkon (v zásadě jde hlavně o to, že sodné ionty jsou větší než Li+, takže se pohybují pomaleji) i kapacitu.
Vědci z moskevské NUST MISIS, Ruské akademie věd a Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf nyní došli k závěru, že parametry baterií by se mohly změnit, pokud by se atomy sodíku nebo jiného alkalického kovu než lithia podařilo speciálně poskládat. Hlavní autor studie Arkadiy Krashennikov uvádí, že anoda z vrstvy sodíku mezi dvěma plátky grafenu by měla mít výkon srovnatelný jako klasická grafitová elektroda v dnes používaných bateriích Li-Ion. Atomy sodíku jsou v sendviči uspořádány rovněž ve dvou vrstvách a při nabíjení baterie se tato struktura přirozeně zase obnoví. Počáteční výroba elektrody probíhá podobným procesem jako její obnova při nabíjení, tedy atomy/ionty kovu se mezi listy grafenu přemístí pomocí elektrického pole.
Zajímavou otázkou je, zda by tímto způsobem nebylo možné zlepšit i parametry stávajících Li-Ion baterií. Původně se myslelo, že lithium v grafenu by bylo stabilní pouze v jediné vrstvě, to ale podle všeho nemusí být pravda. A v případě sodíku pak zřejmě platí dokonce opak, tedy dvouvrstvá elektroda je stabilnější než jednovrstvá – třeba dodat, že to vše prozatím pouze podle provedených počítačových simulací.
Ilya V. Chepkasov et al. Alkali metals inside bi-layer graphene and MoS2: Insights from first-principles calculations, Nano Energy (2020). DOI: 10.1016/j.nanoen.2020.104927
Zdroj: The National University of Science and Technology MISIS/Phys.org a další
Poznámky PH: Sodík má také vyšší hustotu než lithium a je chemicky reaktivnější (větší riziko provozu takové baterie). Z druhé strany se uvádí, že by Na-Ion oproti Li-Ion mohla pracovat při větším provozním rozsahu teplot. To všechno ale záleží na konkrétním uspořádání, grafen je něco jiného než klasická grafitová elektroda, povolené teploty hodně závisejí na volbě elektrolytu atd.
