Tradičný materiál prekonáva v dojazde aj cene. Vedci vyvinuli batérie s rekordnou energiou

Medzinárodnému výskumnému tímu sa podarilo vyvinúť nový materiál schopný poriadne navýšiť energetickú kapacitu sodík-iónových batérií. Ako upozorňuje v tlačovej správe University of Houston, tento skok vpred môže umožniť ešte ekologickejší prechod na elektromobilitu. Má navyše potenciál priniesť ešte výkonnejšie a efektívnejšie elektrické autá s väčším dojazdom.

Rekordná energia

Nový materiál, nazývaný sodík-vanádium-fosfát (s chemickým vzorcom Na_xV₂(PO₄)₃), zvyšuje energetickú hustotu sodíkových batérií – teda množstvo energie uložené na kilogram – o viac ako 15 %. Materiál dosahuje energetickú hustotu 458 watt-hodín na kilogram (Wh/kg), čo je výrazné zlepšenie oproti 396 Wh/kg u starších sodíkových batérií. Tento posun prináša sodíkovú technológiu bližšie k tomu, aby konkurovala lítium-iónovým batériám.

Pieremanuele Canepa, docent elektrotechniky a počítačového inžinierstva a vedúci výskumník Canepa Lab, zdôraznil, že sodík je takmer 50-krát lacnejší ako lítium a dá sa získať aj z morskej vody, čo ho robí udržateľnejšou možnosťou pre veľkokapacitné skladovanie energie.  Tento typ batérií môže byť lacnejší a jednoduchší na výrobu, pričom zároveň znížia závislosť na lítiu, dodáva Interesting Engineering.

Vedci vytvorili aj prototyp batérie s použitím materiálu Na_xV₂(PO₄)₃, ktorý preukázal významné zlepšenie ukladania energie. Tento materiál patrí do skupiny známej ako „Sodíkové superiónové vodiče“ (NaSICON), ktorá umožňuje hladký pohyb sodíkových iónov dovnútra a von z batérie počas nabíjania a vybíjania. Materiál si pritom zachováva stabilitu v jednofázovom systéme, čo znamená, že zostáva stabilný pri uvoľňovaní alebo prijímaní sodíkových iónov. Batéria tak dosahuje nepretržité napätie 3,7 V voči sodíkovému kovu, čo je viac ako 3,37 V u existujúcich materiálov.

CATL

Výskum pomôže aj iným batériám

Aj keď sa tento rozdiel môže zdať malý, vedci tvrdia, že významne zvyšuje energetickú hustotu batérie, teda množstvo energie, ktoré môže uskladniť vzhľadom na svoju hmotnosť. Kľúčom k jej účinnosti je vanád, ktorý môže existovať v niekoľkých stabilných stavoch, čím umožňuje uchovávanie a uvoľňovanie väčšieho množstva energie.

„Neustála zmena napätia je kľúčovou vlastnosťou. Znamená to, že batéria môže pracovať efektívnejšie bez kompromitovania stability elektródy. To je pre sodík-iónovú technológiu prelomové,“ uviedol Canepa.

Výskumníci dodávajú, že význam tohto objavu presahuje sodík-iónové batérie. Metóda syntézy použité na vytvorenie Na_xV₂(PO₄)₃ by sa mohla aplikovať aj na iné materiály s podobnými chemickými vlastnosťami, čím by sa otvorili nové možnosti pre pokročilé technológie ukladania energie. To by mohlo ovplyvniť všetko od cenovo dostupnejších a udržateľnejších batérií až po pomoc pri prechode na čistejšiu energetickú ekonomiku.

Čítajte viac z kategórie: Elektromobilita