تظهر أبحاث بطارية الصوديوم-أيون نتائج واعدة

2019-09-12 18:07:47

الليثيوم نادر نسبياً ويصعب معالجته للاستخدام في البطاريات. الصوديوم وفير وسهل العمل معه. هناك أوجه تشابه كيميائية بين العنصرين تشير إلى أن بطاريات أيون الصوديوم يمكن أن تكون منخفضة التكلفة - وصديقة للبيئة - بديلة لبطاريات أيونات الليثيوم.

هناك مشكلة واحدة فقط. لا تعمل بطاريات أيون الصوديوم بشكل جيد أو طالما أن أقارب أيونات الليثيوم الخاصة بهم - حتى الآن. ومع ذلك ، قد يتغير ذلك مع استمرار البحث في بطاريات أيون الصوديوم. أفاد البروفيسور جونغ مين يوك وفريق من العلماء في المعهد الكوري المتقدم للعلوم والتكنولوجيا بأنهم حققوا تقدمًا كبيرًا نحو إنشاء بطاريات أيون الصوديوم عالية الأداء من خلال تجربة أقطاب كبريتيد النحاس. تم نشر بحثهم مؤخرًا في مجلة Advanced Science.

قدم الباحثون استراتيجية جديدة لتوسيع قابلية دوران بطاريات أيونات الصوديوم باستخدام كبريتيد النحاس كمادة قطب كهربائي. وقد أدت هذه الاستراتيجية إلى تفاعلات تحويل عالية الأداء ، ومن المتوقع أن تعزز تسويق بطاريات أيونات الصوديوم عند ظهورها كبديل لبطاريات أيونات الليثيوم.

أكد البحث أن كبريتيد النحاس مادة قطبية فائقة تتحمل التحمل وتتسبب في استعادة القدرة. يجب أن يسمح استخدامها ببطاريات أيون الصوديوم لمدة 5 سنوات أو أكثر إذا تم شحنها مرة واحدة في اليوم.

وفقًا لتقرير صادر عن Science Daily ، فإن العديد من مواد البطاريات التقليدية مثل الجرافيت ، والتي تُستخدم عادةً في بطاريات أيونات الليثيوم ، تعاني عادةً من تدهور شديد في السعة بسبب وجود هياكل بلورية مختلفة تمامًا وتوسيع حجم كبير قبل التفاعلات وبعدها. ومع ذلك ، خضع كبريتيد النحاس لتغيير بلوري تدريجي لجعل الواجهات شبه المتماسكة ، والتي حالت في النهاية دون تحطيم الجسيمات. استنادًا إلى هذه الآلية الفريدة ، أكد الفريق أن كبريتيد النحاس يظهر قدرة عالية واستقرارًا عاليًا للدراجات بغض النظر عن حجمه ومورفولوجياه من مواد القطب الأخرى.

يقول البروفيسور يوك ، "بطاريات أيون الصوديوم التي تستخدم كبريتيد النحاس يمكن أن تقدم بطاريات أيون الصوديوم ، والتي يمكن أن تساهم في تطوير أنظمة تخزين الطاقة منخفضة التكلفة ومعالجة مشكلة الغبار الصغير."

لن تتوفر خلايا بطارية أيون الصوديوم لسيارتك الكهربائية في أي وقت قريب ، ولكن البحث المستمر يعني أنها يمكن أن تكون جزءًا من صورة تخزين الطاقة في المستقبل. تعتمد بطاريات أيونات الليثيوم على الليثيوم والكوبالت ، وكلاهما يصعب إعادة تدويرهما بسبب سميتهما. وبصرف النظر عن أي ميزة سعرية ، لن يكون لبطاريات أيون الصوديوم نفس المخاوف السامة. بالإضافة إلى ذلك ، يتم الحصول على الكوبالت في المقام الأول من جمهورية الكونغو الديمقراطية ، حيث يثير استخراجه مخاوف خطيرة بسبب احتمال مشاركة الأطفال العاملين.

أصبحت بطاريات أيون الصوديوم اليوم في نفس مرحلة التطور التي كانت عليها بطاريات أيونات الليثيوم قبل عقد من الزمن. سيحتاج العالم إلى كل مساحة تخزين البطارية التي يمكن أن يجدها للانتقال إلى اقتصاد خالٍ من الكربون. إذا استطاعت بطاريات أيونات الصوديوم أن تحرك هذا الانتقال إلى الأمام ، فستكون الأخبار الجيدة لكوكب الأرض.