Sciencemag.cz
Doporučujeme
Stávající Li-Ion baterie by mohly být nahrazeny technologií Na-Ion. Sodíku je na Zemi více, je tedy levnější. Stále ale zbývá vyřešit celou řadu překážek.
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 německé Technical University of Ilmenau, nyní v 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 patřícími mezi stávajícími organickými Li-Ion i Na-Ion články ke špičce.
Sodné ionty jsou oproti lithným větší, takže se mezi anodou a roztokem pohybují pomaleji. Navíc oproti lithiu je při cyklu rozpouštění a vylučování sodíku více ohrožena stabilita grafitové anody. 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.
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
Poznámka PH: Nabízí se i možnost čistě sodíkové anody, tím by se ušetřilo na hmotnosti baterie – ale podobně jako u lithiové elektrody i zde zase vznikají problémy jiného typu, především se stabilitou elektrody.
