Míg jelenleg a lítium-ion akkumulátorok a legelterjedtebbek, a szilárdtest nátrium akkumulátorok egyre nagyobb figyelmet kapnak, mivel a nátrium sokkal bőségesebben rendelkezésre áll, mint a lítium.
Ezáltal a nátrium akkumulátorok olcsóbbak lehetnek, ráadásul a szilárdtest akkumulátorokat biztonságosabbnak tartják, de a feldolgozási problémák megnehezítik a tömeggyártást. A japán kutatócsoport módszere segít leküzdeni ezeket a problémákat.
A munkát részletező tanulmány az Energy Storage Materials című folyóiratban jelent meg – írja a Innovation News Network.
Míg jelenleg a lítium-ion akkumulátorok a legelterjedtebbek, a szilárdtest nátrium akkumulátorok egyre nagyobb figyelmet kapnak. (Fotó: Canva)
A fenntartható fejlődési célok elérése érdekében a szilárdtest-nátrium akkumulátorok mint megbízható energiatároló eszközök jelentős figyelmet kaptak. Különösen az akkumulátorok kulcsfontosságú anyaga, a szilárd elektrolitok területén történtek jelentős fejlesztések. A szulfidos szilárd elektrolitok nagy ionos vezetőképességgel és alakíthatósággal rendelkeznek, és tulajdonságaik a szulfid anion alrácsokból származnak.
Az újratölthető energiatárolók iránti növekvő kereslet és alkalmazások miatt a szulfid elektrolitok szintézisének egyszerűbbé és jobban ellenőrizhetővé kell válnia.
A közelmúltban széles körben vizsgálták a folyadékfázisú szintézist mint a tömeggyártás kedvező módszerét, más eljárások, például a hagyományos hőkezelés és a mechanokémiai eljárások mellett.
Az eljárás homogén reakciót jelent környezeti hőmérsékleten, mivel az oldószerek diszpergálják a kiindulási anyagokat és a termékeket. A folyadékfázisú eljárásnál az alkalmazható elektrolitrendszerek még mindig korlátozottak a kiindulási anyagok és a termékek oldószerrel szembeni eltérő stabilitása miatt.
Míg az ionos vezetőképességgel és a további funkciókkal kapcsolatos teljesítményt erősen befolyásolja az összetételük, a kényes és kevésbé stabil szulfidos kiindulási anyagok korlátozzák a variálhatóságukat.
A periódusos rendszer elemeinek hatalmas kombinációját tartalmazó kompozíciókban való elmélyüléshez elengedhetetlen egy nagyobb áteresztőképességű, skálázható és univerzális anyagfeltárási és gyártási folyamat megvalósítása, amelyet a folyékony fázis diszpergálója segít elő.
A csapat nátrium-poliszulfidokat (két vagy több kénatomot tartalmazó szulfidok) anyagként és a fúziót elősegítő fluxusként egyaránt használva olyan szilárd szulfid-elektrolitot hozott létre, amely a világon a legmagasabb nátriumion-vezetőképességgel rendelkezik.
Az új nátrium akkumulátor vezetőképessége mintegy tízszer nagyobb volt, mint a gyakorlati használathoz szükséges, és nagy redukciós ellenállású üvegelektrolitot hozott létre.
Az ilyen nagy vezetőképességű és jól alakítható elektrolitok tömegszintézise kulcsfontosságú a szilárdtest-nátrium akkumulátorok gyakorlati felhasználásához.
„Ez az újonnan kifejlesztett eljárás szinte minden nátriumtartalmú szulfidanyag előállítására alkalmas, beleértve a szilárd elektrolitokat és az elektróda aktív anyagokat. Emellett a hagyományos módszerekhez képest ez az eljárás megkönnyíti a nagyobb teljesítményt mutató anyagok előállítását, így úgy gondoljuk, hogy ez az eljárás a szilárdtest-nátrium akkumulátorok anyagainak jövőbeni fejlesztéséhez szükséges általános eljárássá válik.” – mondta Sakuda professzor.
Kiemelt kép forrása: Canva
S.Rita
