Akumulator sodowy bez anody może być stabilny

Zespół naukowców z Uniwersytetu Waszyngtońskiego w St. Louis opracował stabilny akumulator sodowo-jonowy bez anody. Zdaniem twórców produkt jest bardzo wydajny i znacznie mniejszy niż tradycyjny akumulator litowo-jonowy. Ma również przewagę pod względem kosztowym.

Akumulatory litowo-jonowe do tej pory uchodziły za najlepsze pod względem gęstości energii i wygody użytkowania. Są bardziej stabilne i wykazują dużą przewagę w porównaniu do znanych alternatyw. Jednak to się może za jakiś czas zmienić.

Naukowcy z Uniwersytetu Waszyngtońskiego w St. Louis przeprowadzili badania nad akumulatorem sodowo-jonowym na bazie ciekłego elektrolitu. Po serii doświadczeń w końcu zademonstrowali nowe podejście. Rozwiązanie jest na tyle ciekawe, że ich badania opublikowano 3 maja 2021 roku w czasopiśmie “Advanced Science”. Artykuł ma tytuł: “Dynamic Interfacial Stability Confirmed by Microscopic Optical Operando Experiments Enables High-Retention-Rate Anode-Free Na Metal Full Cells”.

Podstawowe informacje nt. badania

Z treści artykułu dowiadujemy się, że naukowcom udało się opracować stabilny akumulator sodowy bez anody. Bateria okazała się być nie tylko wydajna, ale prawdopodobnie będzie tańsza w produkcji. Dodatkowo ma ona też mniejsze rozmiary niż tradycyjna bateria litowo-jonowa. Nowy produkt składa się z kolektora prądu z folii miedzianej po stronie anody, katody na bazie sodu i wanadu oraz ciekłego elektrolitu z fluorofosforanu sodu. Akumulator osiągnął współczynnik zachowania pojemności 99,93% na cykl.

Koncepcja zastąpienia litu sodem i rezygnacja z anody nie jest nowa. Peng Bai, adiunkt na Wydziale Inżynierii Energii, Środowiska i Chemii w McKelvey School of Engineering, przyznał:

„Użyliśmy starej chemii. (…) Ale problem polegał na tym, że w przypadku tej dobrze znanej chemii nikt nigdy nie wykazał, że ta bezanodowa bateria może mieć rozsądną żywotność.”

Natomiast Bingyuan Ma, pierwszy autor artykułu i doktorant w laboratorium Bai, dodał:

„W naszym odkryciu nie ma dendrytów ani struktur przypominających palce. (…) Ten rodzaj wzrostu nigdy nie był obserwowany dla tego rodzaju metali alkalicznych”.

Dzięki zaprojektowaniu przezroczystej komórki kapilarnej naukowcy mogli lepiej obserwować mechanizmy działania baterii. Jak sami twierdzą, wszelkie niestabilności akumulatora dzieją się w czasie jego pracy. Dlatego warto im się wtedy przyglądać. To właśnie wnikliwe obserwacje doprowadziły do nowych wniosków.

Naukowcy słusznie zauważyli, że we wcześniejszych badaniach zawartość wody często nie była traktowana jako istotny problem. A jest to kwestia kluczowa. Peng Bai powiedział:

„Zawartość wody musi być niższa niż 10 części na milion”.

Naukowcy uważają, że ich sukces był możliwy dzięki dłuższemu procesowi suszenia elektrolitu i zminimalizowaniu zawartości wody.

Podsumowanie

Naukowcy z Uniwersytetu Waszyngtońskiego uważają, że ich odkrycie powinno obalić wiele wcześniejszych opinii na temat konstrukcji akumulatorów bez anod. W opublikowanym artykule przekonują:

„Nasza praca dowiodła możliwości i znaczenia osiągnięcia idealnej międzyfazowej stabilności metalu alkalicznego w ciekłych elektrolitach”.

Dodatkowo autorzy twierdzą, że ich badania można rozszerzyć na rozwój innych anod metalowych w akumulatorach z ciekłym elektrolitem.

Źródła:

https://www.pv-magazine.com/2021/05/05/a-stable-sodium-battery-without-the-anode/

https://www.sciencedaily.com/releases/2021/05/210503172834.htm

“Dynamic Interfacial Stability Confirmed by Microscopic Optical Operando Experiments Enables High‐Retention‐Rate Anode‐Free Na Metal Full Cells”, Advanced Science, https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202005006

ZOSTAW ODPOWIEDŹ

Proszę wpisać swój komentarz!
Proszę podać swoje imię tutaj

Najnowsze

PARTNER STRATEGICZNY PORTALU

Kategorie

BĄDŹMY W KONTAKCIE