Μια καινοτομία στις μπαταρίες ιόντων νατρίου δίνει ελπίδες για χρήση τους σε ηλεκτρικά οχήματα

Μια καινοτομία στις μπαταρίες ιόντων νατρίου δίνει ελπίδες για χρήση τους σε ηλεκτρικά οχήματα

Οι μπαταρίες ιόντων νατρίου αποτελούν μία πολλά υποσχόμενη τεχνολογία. Αποθηκεύουν μεγάλο ποσοστό ενέργειας, δεν αναφλέγονται και λειτουργούν καλά σε ψυχρότερες θερμοκρασίες, ενώ το νάτριο είναι και φθηνό και άφθονο. Επιπλέον, οι μπαταρίες με βάση το νάτριο θα είναι περισσότερο φιλικές προς το περιβάλλον και λιγότερο ακριβές από τις μπαταρίες ιόντων λιθίου. Ωστόσο, η απόδοση μιας μπαταρίας ιόντων νατρίου είναι σχετικά περιορισμένη, αλλά μία νέα καινοτομία έρχεται να βελτιώσει αυτό το μειονέκτημα.

Disclaimer: Απαγορεύεται η αναδημοσίευση, αναπαραγωγή, ολική, μερική ή περιληπτική ή κατά παράφραση ή διασκευή ή απόδοση του περιεχομένου του παρόντος διαδικτυακού τόπου με οποιονδήποτε τρόπο, χωρίς αναφορά στο RAWMATHUB.GR (με ενεργό link) ή χωρίς την προηγούμενη γραπτή άδεια του RAWMATHUB.GR. 

Μία νέα καινοτομία στις μπαταρίες ιόντων νατρίου

Μια ερευνητική ομάδα από το Εθνικό Εργαστήριο Βορειοδυτικού Ειρηνικού (PNNL) του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ, ανέπτυξε μια μπαταρία ιόντων νατρίου με μεγάλη διάρκεια ζωής. Τα ευρήματα, δημοσιεύτηκαν στο περιοδικό Nature Energy, και η ερευνητική εργασία παρέχει μια πολλά υποσχόμενη συνταγή για μια μπαταρία που μπορεί μια μέρα να τροφοδοτεί ηλεκτρικά οχήματα και να αποθηκεύει ηλιακή ενέργεια.

Οι ερευνητές άλλαξαν τα συστατικά που αποτελούν τον υγρό πυρήνα της μπαταρίας. Αυτή η αλλαγή αποτρέπει θέματα απόδοσης που έχουν προκαλέσει προβλήματα σε προηγούμενες μπαταρίες με βάση το νάτριο.

Κύριος συγγραφέας της μελέτης από την πλευρά του PNNL είναι ο Jiguang (Jason) Zhang, πρωτοπόρος στις τεχνολογίες μπαταριών με περισσότερες από 23 κατοχυρωμένες με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας εφευρέσεις στην τεχνολογία αποθήκευσης ενέργειας, ο οποίος δήλωσε:  

Σε αυτή τη μελέτη, δείξαμε επί της αρχής ότι οι μπαταρίες ιόντων νατρίου έχουν τη δυνατότητα να είναι μια μακροχρόνια και φιλική προς το περιβάλλον τεχνολογία μπαταριών.

Το σωστό άλας

Όπως εξηγεί το PNNL, στις μπαταρίες, ο ηλεκτρολύτης είναι το κυκλοφορούν «αίμα» που διατηρεί τη ροή ενέργειας. Ο ηλεκτρολύτης σχηματίζεται με τη διάλυση αλάτων σε διαλύτες, με αποτέλεσμα φορτισμένα ιόντα να ρέουν μεταξύ των θετικών και αρνητικών ηλεκτροδίων. Με τον καιρό, οι ηλεκτροχημικές αντιδράσεις που διατηρούν τη ροή της ενέργειας γίνονται αργές και η μπαταρία χάνει σταδιακά τη δυνατότητα επαναφόρτισης. Στις τρέχουσες τεχνολογίες μπαταριών ιόντων νατρίου, αυτή η διαδικασία συμβαίνει πολύ πιο γρήγορα από ό,τι στις μπαταρίες ιόντων λιθίου.

Η ομάδα του PNNL προσέγγισε αυτό το πρόβλημα, μεταβάλλοντας το υγρό διάλυμα και τον τύπο του άλατος που ρέει μέσα από αυτό, με σκοπό την εισαγωγή ενός νέου τύπου ηλεκτρολύτη.

Για πρώτη φορά, οι επιστήμονες επέκτειναν σημαντικά τον αριθμό των κύκλων φόρτισης (300 ή περισσότεροι) με ελάχιστη απώλεια χωρητικότητας (διατήρηση >90%) σε μια μπαταρία μεγέθους νομίσματος σε εργαστηριακές δοκιμές.

Όπως εξηγεί το PNNL, η τρέχουσα συνταγή ηλεκτρολυτών για μπαταρίες ιόντων νατρίου έχει ως αποτέλεσμα το προστατευτικό φιλμ στον αρνητικό πόλο (την άνοδο) να διαλύεται με την πάροδο του χρόνου. Αυτό το φιλμ είναι κρίσιμο γιατί επιτρέπει στα ιόντα νατρίου να διέλθουν διατηρώντας παράλληλα τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας.

Η τεχνολογία που έχει σχεδιαστεί από το PNNL, λειτουργεί σταθεροποιώντας αυτό το προστατευτικό φιλμ. Ο νέος ηλεκτρολύτης δημιουργεί επίσης ένα εξαιρετικά λεπτό προστατευτικό στρώμα στο θετικό πόλο (την κάθοδο) που συμβάλλει στην πρόσθετη σταθερότητα ολόκληρης της μονάδας.

Χωρίς κίνδυνο ανάφλεξης

Η πρόσφατα αναπτυγμένη τεχνολογία μπαταριών ιόντων νατρίου των ερευνητών PNNL χρησιμοποιεί ένα φυσικό πυροσβεστικό διάλυμα ηλεκτρολύτη, το οποίο επίσης δεν επηρεάζεται από αλλαγές θερμοκρασίας και μπορεί να λειτουργεί σε υψηλές τάσεις. Ένα κλειδί για αυτό το χαρακτηριστικό είναι το εξαιρετικά λεπτό προστατευτικό στρώμα που σχηματίζεται στην άνοδο. Αυτό το εξαιρετικά λεπτό στρώμα παραμένει σταθερό μόλις σχηματιστεί, παρέχοντας μεγάλο αριθμό κύκλων φόρτισης-εκφόρτισης, όπως αναφέρεται στην ερευνητική εργασία.

Η τεχνολογία ιόντων νατρίου εξακολουθεί να υστερεί προς το παρόν σε σχέση με το λίθιο όσον αφορά στην ενεργειακή πυκνότητα. Ωστόσο, έχει τα δικά της μοναδικά πλεονεκτήματα, όπως η αντοχή στις αλλαγές θερμοκρασίας, η σταθερότητα και η μεγάλη διάρκεια ζωής. Αυτά τα πλεονεκτήματα θα αποδειχθούν πολύτιμα για εφαρμογές ορισμένων ελαφρών ηλεκτρικών οχημάτων, ακόμη και για την αποθήκευση ενέργειας στα μελλοντικά δίκτυα ηλεκτρικής ενέργειας.

Πηγή: Electrek.com

ΜΕΤΑΦΡΑΣΗ - ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ: ΣΥΝΤΑΚΤΙΚΗ ΟΜΑΔΑ RAWMATHUB.GR

Image

Έγκυρη ενημέρωση για την αξιακή αλυσίδα των raw materials

NEWSLETTER