Sciencemag.cz
Doporučujeme
Stávající Li-Ion baterie by mohly být nahrazeny blízce příbuznou technologií. Sodík má podobné elektrochemické vlastnosti jako lithium, je ho však více (= je levnější) a není toxický.
Hlavní problém sodíkových baterií prozatím spočíval v tom, že se dlouho nabíjejí. To by ještě dalo přežít, stejně tak se ale dlouho vybíjejí, jinak řečeno na jednotku své hmotnosti nedokáží poskytnout výkon potřebný pro náročnější mobilní přístroje. Pokud se pokusíme nabíjení a vybíjení zrychlit, projeví se to zase negativně na kapacitě baterie – tak to alespoň platilo dosud.
Tým, který vedl Yong Lei z Technické univerzity v německém Ilmenau, nyní v časopisu Journal of the American Chemical Society tvrdí, že se výzkumníkům problém podařilo překonat. Kompromis mezi oběma parametry zůstává, nově připravený prototyp baterie by měl ale nabízet kombinaci rychlosti/příkonu a kapacity (dalo by se snad říct součin obou veličin?) patřícími mezi stávajícími organickými Li-Ion i Na-Ion články ke špičce.
Sodné ionty jsou oproti lithným větší o 25 %, takže se mezi anodou a roztokem pohybují pomaleji. Navíc oproti lithiu je při cyklu rozpouštění a vylučování sodíku více ohrožena stabilita anody (rozpouští a usazuje se větší objem). Efektivní elektroda by proto měla být vytvořena z vrstev, mezi nimiž by ionty sodíku mohly snadněji procházet, struktura by se při rozpouštění nerozsypala a při vylučování mohla nedestruktivně zvyšovat svůj objem. To nový prototyp celkem splňuje, po 400 nabíjecích cyklech si baterie zachovává 70 % své původní kapacity. Co se chemických detailů týče, v novém článku se prý uplatňuje konjugace pí elektronů (jev je jinak zmiňován hlavně v souvislosti s aromatickými sloučeninami typu benzenu), které strukturu stabilizují i při rychlejším pohybu sodných iontů z/do elektrody. Dalším směrem výzkumu by mohl být vývoj elektrolytů určených speciálně pro baterie typu Na-Ion.
Chengliang Wang, et al. „Extended π-Conjugated System for Fast-Charge and -Discharge Sodium-Ion Batteries.“ Journal of the American Chemical Society. DOI: 10.1021/jacs.5b00336
Zdroj: Phys.org
