Przełom w bateriach. Naukowcy zapowiadają rewolucję w elektronice

Baterie litowo-jonowe są szeroko wykorzystywane w wielu urządzeniach elektronicznych, takich jak smartfony, laptopy czy samochody elektryczne. Dzięki swojej wysokiej efektywności i pojemności stały się kluczowym elementem nowoczesnej technologii. 

Istnieją jednak obawy związane z przyszłością tej branży, ponieważ lit, kluczowy składnik tych akumulatorów, jest pierwiastkiem stosunkowo rzadkim i kosztownym w pozyskaniu. W miarę wzrostu zapotrzebowania na baterie, pozyskiwanie litu może stać się trudniejsze, co stanowi zagrożenie dla stabilności rynku.

Naukowcy intensywnie poszukują alternatyw dla akumulatorów litowych, które mogłyby zaspokoić rosnące potrzeby energetyczne bez uzależnienia od tego rzadkiego surowca. Jedną a alternatywą mogą być akumulatory sodowo-jonowe. 

“Sód jest prawie 50 razy tańszy niż lit i można go nawet pozyskiwać z wody morskiej, co czyni go o wiele bardziej zrównoważoną opcją dla magazynowania energii na dużą skalę. Baterie sodowo-jonowe mogą być tańsze i łatwiejsze w produkcji, co pomoże zmniejszyć zależność od litu i sprawi, że technologia baterii stanie się bardziej dostępna na całym świecie” - powiedział Pieremanuele Canepa, adiunkt Roberta Welcha na wydziale elektrotechniki i inżynierii komputerowej na Uniwersytecie w Houston i główny badacz w Canepa Lab. 

Międzynarodowy zespół interdyscyplinarnych badaczy, w tym Canepa Research Laboratory na Uniwersytecie w Houston, opracował nowy rodzaj materiału do akumulatorów sodowo-jonowych, który może zwiększyć ich wydajność i poprawić ich charakterystykę energetyczną. Szczegóły opisano w czasopiśmie Nature Materials. 

Chodzi o fosforan sodowo-wanadowy (NaₓV₂(PO₄)₃), który poprawia wydajność akumulatorów sodowo-jonowych, zwiększając gęstość energii o ponad 15 proc. Dzięki wyższej gęstości energii, wynoszącej 458 Wh/kg, w porównaniu do 396 Wh/kg w starszych akumulatorach, technologia sodowa staje się bardziej konkurencyjna w porównaniu do akumulatorów litowo-jonowych. 

Naukowcy stworzyli prototyp baterii z nowym materiałem, który znacząco poprawia magazynowanie energii - ułatwia jonom sodu łatwo przemieszczać się w trakcie ładowania i rozładowywania. W odróżnieniu od innych materiałów, fosforan sodowo-wanadowy działa jako jednofazowy system, co zapewnia stabilność podczas pracy. Dzięki temu bateria osiąga wyższe napięcie (3,7 V) i lepszą gęstość energii, co zwiększa jej wydajność. 

„Naszym celem jest znalezienie czystych, zrównoważonych rozwiązań do magazynowania energii” – powiedział Canepa. „Materiał pokazuje, że baterie sodowo-jonowe mogą sprostać wysokim wymaganiom energetycznym nowoczesnej technologii, będąc jednocześnie opłacalne i przyjazne dla środowiska”. 

Fosforan sodowo-wanadowy można wykorzystać w innych materiałach o podobnych właściwościach chemicznych, co otwiera nowe możliwości dla zaawansowanych technologii magazynowania energii. Technologia ma wpłynąć na rozwój tańszych, ekologicznych baterii, ale też zasilanie urządzeń, wspierając przejście na czystsze źródła energii.

foto na wejście: Adobe Stock