Glavni sastojak morske vode unosi revoluciju u tehnologiju baterija za električna vozila

Nova, natrijum-jonska baterijska hemija se nametnula kao katodni materijal koji bi mogao da isporuči istu energetsku gustinu kao današnje litijum-jonske baterije, ali bez negativnih uticaja po životnu okolinu. Ujedno, zabrinutost vezana za dugoročnu dostupnost bi bila otklonjena, a troškovi značajno smanjeni.

Ova tehnologija se ispituje na Šalmers tehnološkom univerzitetu u Geteborgu, a koristi novi tip grafena za skladištenje jednog od najobilnijeg i najjeftinijeg jona – natrijumskog. Budući da se radi o glavnom sastojku morske vode i začinu koji posipamo po pomfritu, ribi, salati.., koji uz to nije skup, potreba za ekološki nepodobnim retkim metalima će biti značajno redukovana.

Mnogo pre nego što su litijum-jonske baterije postale „mejnstrim“, i mnogo pre nego što su se nametnule kao rešenje za električne automobile (problematične održivosti), tražila se alternativa olovno-kiselinskoj tehnologiji, koja se koristila od 19. veka. Olovne baterije su ograničene relativno niskom energetskom gustinom, što isključuje njihovu primenjivost na moderne električne automobile. Do kasnih sedamdesetih, ovaj tip baterija je u velikoj meri odbačen od strane proizvođača automobila, koji su počeli da istražuju mogućnosti u oblasti visokoenergetskih baterija.

Jedna od solucija je došla u vidu natrijum sumpora, koji je testirao BMW krajem osamdesetih. Ove baterije, razvijene od strane Asea Brown Boverija, ispitivane su u seriji 3, da bi na kraju dostigle kapacitet od 22 kWh. Ohrabren njihovim potencijalom, BMW je  razvio lagani E1 plastične karoserije, a baterija od 200 kilograma mu je pružala autonomiju od 320 kilometara. Zatim, 1993., Bavarci su se prebacili na natrijum-nikl hlorid „Zebra“ bateriju za E2, da bi se kasnije nikl-kadmijumska baterija  ponovo našla u seriji 3. Na kraju, Mini E je projekat je iskoristio litijum-jonsku bateriju od 35 kWh.

Poput litijum-jonskih ćelija, anode u natrijum-jonskim baterijama su bazirane na grafitu. Kod oba tipa baterija, joni su interkalirani s grafitom, što znači da su implementirani u njegovu strukturu, koja se sastoji iz naslaganih slojeva grafena. Natrijumovi joni su veći od litijumovih i ne mogu se efikasno skladištiti u grafitnoj strukturi. Kao rezultat toga, natrijum-jonske baterije do sada nisu mogle da pariraju 10 puta većem kapacitetu litijum-jonskih ekvivalenata.

Da bi to ispravili, naučnici su dodali molekularni distancer sa svake strane grafenskog sloja, da bi kreirali dodatni prostor između njih. Ovaj dodatni prostor omogućava jonima natrijuma da se lakše kreću i izlaze iz grafitne strukture, što zauzvrat bateriji obezbeđuje mnogo veći kapacitet. Slojevi grafena su obično istovetni s obe strane po pitanju hemije, tako da su naučnici ovu verziju nazvali „Janus“, po rimskom božanstvu s dva lica, bogu svih novih početaka.

Istraživanje je doduše još uvek u ranoj fazi, tako da je ova solucija još uvek daleko od masovne serijske primene, ali se tehnologija pokazala u potpunosti reverzibilnom (što je osnovna sposobnost baterije da se potpuno napuni i potpuno isprazni), a takođe pokazuje visok nivo ciklične stabilnosti, što znači da može da se napuni i isprazni stotinama puta bez da gubi performanse.

Vrele Gume