Japanski naučnici podigli performanse natrijum-jonskih baterija iznad litijumskih

Otkriće istraživača sa Univerziteta za nauku u Tokiju moglo bi da donese prekretnicu u razvoju baterija i pošalje litijum-jonsku tehnologiju u penziju. Njihova studija pokazuje da dodavanje skandijuma (Sc) katodnom materijalu omogućava natrijum-jonskim baterijama, glavnom konkurentu litijum-jonskih, da značajno poboljšaju performanse i dugovečnost.

Litijum-jonske baterije dominiraju tržištem, ali imaju dva velika problema: visoku cenu litijuma i ozbiljan uticaj eksploatacije rude tog alkalnog metala na životnu sredinu. Natrijum je, s druge strane, daleko dostupniji i jeftiniji, što natrijum-jonske baterije čini privlačnom alternativom. Njihov pak glavni nedostatak je brži pad kapaciteta tokom rada. To se dešava zbog Jan-Telerove distorzije, fenomena da joni mangana izobličavaju kristalnu strukturu materijala tokom punjenja i pražnjenja, što s vremenom vodi gubitku kapaciteta.

U potrazi za rešenjem ovog problema, tim profesora Šiničija Komabe sa Univerziteta za nauku u Tokiju proučavao je kako dodavanje malih količina skandijuma katodnom materijalu utiče na stabilnost i performanse baterije.

Rezultati pokazuju da taj retki metal deluje kao armatura. Ne povećava direktno energiju, ali stabilizuje slojevitu strukturu u koju ulaze i iz koje izlaze joni natrijuma. Time se smanjuju deformacije kristalne rešetke, ublažavaju neželjene hemijske reakcije sa elektrolitom i vlagom, a katoda postaje otpornija i dugotrajnija.

Katode obogaćene skandijumom zadržavaju bar 60 odsto kapaciteta posle 300 ciklusa punjenja i pražnjenja

Studija je pokazala da katode obogađene skandijumom zadržavaju bar 60 odsto kapaciteta posle 300 ciklusa punjenja i pražnjenja, što je značajan napredak u odnosu na dosadašnje rezultate. Profesor Komaba naglašava da ovo istraživanje uvodi novu strategiju za povećanje strukturne stabilnosti slojevitih metalnih oksida i da se takav pristup može primeniti i na druge baterijske tehnologije.

Kako globalna potražnja za obnovljivom energijom raste, potreba za efikasnim i održivim rešenjima za skladištenje energije postaje sve veća. Poboljšane natrijum-jonske baterije, sa manjim uticajem na životnu sredinu i boljim performansama, mogle bi da odigraju ključnu ulogu u energetskoj tranziciji.

„Budući da je Sc skup metal, naša studija pokazuje mogućnost njegove primene u razvoju baterija. Naši nalazi bi mogli da dovedu do razvoja visokoperformansnih i dugotrajnih natrijum-jonskih baterija“, rekao je Komaba.