Naukowcy z międzynarodowego zespołu, z udziałem badaczy z University of Houston, opracowali innowacyjny materiał dla akumulatorów sodowo-jonowych, który znacząco poprawia ich wydajność. Dzięki fosforanowi sodowo-wanadowemu o wzorze chemicznym NaxV2(PO4)3, gęstość energii tych ogniw wzrosła o ponad 15 proc., zbliżając je do parametrów litowo-jonowych.
Czytaj też:Sztuczna inteligencja zbliża nas do idealnych akumulatorów sodowych
Prof. Pieremanuele Canepa z Canepa Lab mówi:
Sód jest prawie 50 razy tańszy od litu i może być pozyskiwany z wody morskiej, co czyni go znacznie bardziej dostępnym i zrównoważonym surowcem. Ogniwa sodowo-jonowe mogą być tańsze i łatwiejsze w produkcji, co zredukuje zależność od litu i uczyni tę technologię dostępniejszą na całym świecie.
Akumulatory sodowo-jonowe nadchodzą
Nowy materiał, należący do grupy tzw. przewodników superjonowych NaSICON, umożliwia płynny przepływ jonów sodu w trakcie ładowania i rozładowywania ogniwa elektrochemicznego. Dzięki stabilności struktury jako systemu jednofazowego, NaxV2(PO4)3 pozwala na uzyskanie stałego napięcia 3,7 V w odniesieniu do sodu metalicznego – wyższego niż 3,37 V w dotychczasowych materiałach.
Czytaj też:Amerykanie mają pierwszy taki reaktor na świecie. Jest chłodzony sodem i imponuje mocą
Stałe napięcie w trakcie pracy akumulatora jest kluczowym elementem, który pozwala na zwiększenie jego efektywności bez ryzyka pogorszenia stabilności elektrody. To znaczący krok naprzód w rozwoju technologii sodowo-jonowej.
Dodatkową zaletą nowego materiału jest obecność wanadu, który może istnieć w wielu stabilnych stanach. Ta właściwość pozwala na gromadzenie i uwalnianie większej ilości energii w stosunku do masy, co przekłada się na znaczną poprawę wydajności baterii.
Badania przeprowadzono w ramach współpracy pomiędzy laboratorium Canepa Lab oraz francuskimi instytutami badawczymi z Université de Bordeaux i Université de Picardie Jules Verne. Połączenie teoretycznego modelowania z eksperymentalną walidacją pozwoliło na stworzenie prototypu akumulatora wykorzystującego NaxV2(PO4)3, który potwierdził swoje wybitne właściwości magazynowania energii.
Prof. Pieremanuele Canepa dodaje:
Naszym celem jest znalezienie czystych i zrównoważonych rozwiązań w magazynowaniu energii. Ten materiał pokazuje, że baterie sodowo-jonowe mogą sprostać wysokim wymaganiom energetycznym współczesnych technologii, jednocześnie będąc opłacalnymi i przyjaznymi dla środowiska.
Nowa technologia może znaleźć zastosowanie nie tylko w małych urządzeniach, ale przede wszystkim w magazynowaniu energii na dużą skalę, np. w elektrowniach odnawialnych. Co więcej, metoda syntezy NaxV2(PO4)3 otwiera drogę do opracowywania innych zaawansowanych materiałów, które mogą zrewolucjonizować przyszłość czystej energii.
Choć wyniki opisane w Nature Materials są obiecujące, masowa produkcja baterii opartych na NaxV2(PO4)3 wymaga jeszcze kilku lat. Eksperci przewidują, że przy obecnym tempie badań technologia ta może trafić na rynek w ciągu 5-7 lat.