Naukowcy z USA wydłużają trwałość baterii Na-ion. Kluczem nowa chemia elektrolitu

Amerykańscy naukowcy z Pacific Northwest National Laboratory opracowali nowy typ elektrolitu, który rozwiązuje jeden z głównych problemów akumulatorów sodowo-jonowych (Na-ion) pracujących pod wysokim napięciem. Chodzi mianowicie o szybką degradację materiałów.

Na czym polega zmiana?

W klasycznych bateriach elektrolit bardzo mocno wiąże się z jonami metalu, tworząc stabilną otoczkę. Problem pojawia się przy elektrodzie – ta struktura jest trudna do rozerwania. To wymusza niepożądane reakcje chemiczne, niszczy strukturę ogniwa i skraca jego życie.

Badacze z PNNL stworzyli elektrolit meta-słabo solwatujący. W tym układzie jony sodu są słabiej związane z cząsteczkami rozpuszczalnika. Dzięki temu:

• Jony poruszają się szybciej.
• Łatwiej odklejają się od elektrolitu przy elektrodzie.
• Powstaje stabilniejsza warstwa ochronna na styku elektrody i elektrolitu.

Wyniki testów

Naukowcy przetestowali nową chemię w ogniwach guzikowych, łącząc katody tlenkowe z anodami z węgla twardego. Wyniki porównano z obecnie stosowanymi standardami:

• Żywotność – bateria z nowym elektrolitem zachowała 80% pojemności po 500 cyklach.
• Porównanie – klasyczne rozwiązania w tych samych warunkach wytrzymywały zazwyczaj od 100 do 300 cykli.
• Stabilność – testy prądu upływu potwierdziły, że nowa struktura znacznie lepiej znosi wysokie napięcie i rzadziej wchodzi w reakcje niszczące ogniwo od środka.

Baterie sodowe są uważane za tańszą i bardziej dostępną alternatywę dla litowych (sód jest wszędzie, lit nie). Do tej pory ich piętą achillesową była trwałość przy wyższych napięciach. Wyniki z PNNL pokazują, że zmiana samej cieczy wewnątrz baterii, bez kosztownej przebudowy elektrod, może wydłużyć czas pracy urządzenia nawet dwu- lub trzykrotnie.