Lítiovým batériám zvoní umieračik. Prelomová technológia je kúštik od toho, aby ich nahradila
Batérie poháňané lítiom sú drahé. Čoskoro by ich mohla nahradiť nová technológia. Vedci vyvinuli lacný a dostupný materiál s chemickým vzorcom NaxV2(PO4)3, ktorý má potenciál zmeniť trh s batériami.
Batérie predstavujú čoraz väčší problém a to hlavne lítiovo-iónové batérie, ktoré sú dnes široko rozšírené a poháňajú takmer všetku elektroniku vrátane smartfónov a notebookov či elektrické autá.
Lítium je ale pomerne vzácny kov, ktorého dostupnosť je obmedzená. Spolu s obmedzenou dostupnosťou ide ruka v ruke aj jeho cena.
Na tento problém reagovali výskumníci z laboratória Canepa na University of Houston, ktorým sa podarilo vyvinúť nový typ materiálu pre sodíkovo-iónové batérie, ktorý by ich mohol zefektívniť a zvýšiť ich energetickú výkonnosť.
Sodíková technológia sa približuje k lítiovej
Výskumníci vytvorili prototyp batérie s použitím nového materiálu, ktorý demonštruje významné zlepšenia v oblasti skladovania energie.
Ide konkrétne o materiál s chemickým vzorcom NaxV2(PO4)3. Tento nový materiál pre sodíkové batérie, vyvinutý medzinárodným tímom vedcov, zvyšuje energetickú hustotu o viac ako 15 %, čím sa blíži výkonu lítiovo-iónových batérií. Okrem iného, zatiaľ čo tradičné materiály trpia degradáciou alebo stratou výkonu počas používania, NaSICON zaisťuje, že batéria si zachováva svoje vlastnosti aj pri dlhodobom používaní.
Neprehliadni
Researchers have developed a new material for sodium-ion batteries, sodium vanadium phosphate, that delivers higher voltage and greater energy capacity than previous sodium-based materials. This breakthrough could make sodium-ion batteries a … Read more: https://t.co/Cjxk2iVuuJ
— UH Media Relations (@UH_News) December 20, 2024
Jedným z kľúčových aspektov nového materiálu je jeho schopnosť udržať kontinuálne napätie 3,7 V. Táto zdanlivo malá zmena v napätí znamená, že batéria môže uskladniť viac energie na jednotku hmotnosti. S vyššou hustotou energie 458 watthodín na kilogram (Wh/kg) v porovnaní s 396 Wh/kg v starších sodíkovo-iónových batériách tento materiál približuje sodíkovú technológiu konkurencii s lítium-iónovými batériami. Možno sa teraz pýtaš, čo to znamená. Odpoveď je jednoduchou, predstav si, že v telefóne máš rovnako veľkú batériu, no vydrží dlhšie.
Ak by sa tento materiál dal vyrábať vo veľkom, mohol by poháňať všetko od menších zariadení, ako sú smartfóny, až po veľké elektrické vozidlá.
Hlavná výhoda nového materiálu je cena a dostupnosť
Hlavnou výhodou nového materiálu je ale cena, ktorá je výrazne nižšou v porovnaní s lítiom. Navyše, sodík je dostupný po celom svete.
„Sodík je takmer 50-krát lacnejší ako lítium a možno ho dokonca získavať z morskej vody, čo z neho robí oveľa udržateľnejšiu možnosť skladovania energie vo veľkom meradle,“ povedal Pieremanuele Canepa, Robert Welch odborný asistent elektrotechniky a počítačového inžinierstva na UH a vedúci výskumník. z Canepa Lab. „Sodíkovo-iónové batérie by mohli byť lacnejšie a jednoduchšie na výrobu, čo by pomohlo znížiť závislosť od lítia a sprístupniť technológiu batérií na celom svete.“
Tento materiál (NaxV2(PO4)3) patrí do skupiny, ktorú voláme „NaSICONs“ – to sú materiály špeciálne navrhnuté tak, aby umožnili pohyb iónov sodíka (veľmi malých častíc) dovnútra a von z batérie pri jej používaní. NaSICON materiály majú unikátnu kryštalickú štruktúru, ktorá vytvára široké kanály alebo „cesty“, po ktorých sa môžu ióny sodíka pohybovať rýchlo a efektívne. Táto vlastnosť je kľúčová, pretože určuje, ako rýchlo sa batéria nabíja a vybíja.
Okrem rýchleho pohybu iónov ponúka NaxV2(PO4)3 aj vysokú chemickú stabilitu. To znamená, že materiál si zachováva svoju štruktúru aj počas mnohých nabíjacích a vybíjacích cyklov, čím predlžuje životnosť batérie. Navyše, tento materiál funguje ako „jednofázový systém“, čo znamená, že jeho vlastnosti zostávajú nemenné bez ohľadu na to, či je batéria nabitá alebo vybitá.
Komentáre