Forskare har utvecklat en ny typ av material som kan göra natriumbatterier mer effektiva. Det här innebär potential att slå ut litiumbatterier, för Natriumbatterier kostar bara ca 10-20% så mycket som Litiumbatteri och inga kritiska mineraler.
Materialet har utvecklats av ett internationellt team av tvärvetenskapliga forskare, inklusive Canepa Research Laboratory vid University of Houston, och kan öka energiprestandan hos natriumbatterier, vilket banar väg för en mer hållbar och prisvärd energiframtid.
Forskare har betonat att det nya materialet, natriumvanadinfosfat med den kemiska formeln NaxV2(PO4)3, förbättrar natriumjonbatteriets prestanda genom att öka energitätheten – mängden energi som lagras per kilogram – med mer än 15 %.
Högre energitäthet
Med en högre energitäthet på 458 wattimmar per kilogram (Wh/kg) jämfört med 396 Wh/kg i äldre natriumjonbatterier, gör detta material att natriumtekniken kan konkurrera med litiumjonbatterier.
Pieremanuele Canepa, Robert Welch, biträdande professor i elektro- och datateknik vid UH och ledande forskare vid Canepa Lab, uppgav att natrium är nästan 50 gånger billigare än litium och till och med kan skördas från havsvatten, vilket gör det till ett mycket mer hållbart alternativ för storskalig energilagring.
”Natriumjonbatterier kan bli billigare och enklare att producera, vilket bidrar till att minska beroendet av litium och göra batteriteknik mer tillgänglig över hela världen.”
Prototyp av batteri
Forskarna skapade också en batteriprototyp med hjälp av det nya materialet, NaxV2(PO4)3, som visar på betydande förbättringar av energilagringen. NaxV2(PO4)3, som ingår i en grupp som kallas ”Na superionic conductors” eller NaSICONs, är utformad för att låta natriumjoner röra sig smidigt in och ut ur batteriet under laddning och urladdning, enligt ett pressmeddelande.
Materialet har ett unikt sätt att hantera natrium, vilket gör att det kan fungera som ett enfassystem. Detta innebär att den förblir stabil när den frigör eller tar in natriumjoner. Detta gör det möjligt för NaSICON att förbli stabil under laddning och urladdning samtidigt som den levererar en kontinuerlig spänning på 3,7 volt jämfört med natriummetall, högre än 3,37 volt i befintliga material, enligt forskarna.
Forskare har också hävdat att även om denna skillnad kan verka liten, ökar den batteriets energitäthet avsevärt eller hur mycket energi det kan lagra för sin vikt. Nyckeln till dess effektivitet är vanadin, som kan existera i flera stabila tillstånd, vilket gör att det kan hålla och frigöra mer energi.
”Den kontinuerliga spänningsförändringen är en nyckelfunktion. Det innebär att batteriet kan prestera mer effektivt utan att kompromissa med elektrodens stabilitet. Det är en gamechanger för natriumjontekniken”.
Forskare hävdade att konsekvenserna av detta arbete sträcker sig bortom natriumjonbatterier. Syntesmetoden som används för att skapa NaxV2(PO4)3 kan tillämpas på andra material med liknande kemi, vilket öppnar nya möjligheter för avancerad energilagringsteknik. Det kan i sin tur påverka allt från mer prisvärda, hållbara batterier till att driva våra enheter för att hjälpa oss att övergå till en renare energiekonomi, enligt pressmeddelandet.
Canepa uppgav att forskarnas mål är att hitta rena, hållbara lösningar för energilagring. Det framhölls att detta material visar att natriumjonbatterier kan uppfylla de höga energikraven från modern teknik samtidigt som de är kostnadseffektiva och miljövänliga.
Lämna kommentar