Nová technika stabilizuje metastabilní formu pevného elektrolytu sodíku, která umožňuje sodíkovým bateriím pro všechny pevné stav udržovat výkon i při teplotách subzero.
Baterie s all-solid-state jsou považovány za bezpečnou a výkonnou možnost pro provozování elektrických vozidel, elektroniky a dokonce i ukládání energie z energetické mřížky. Jejich produkce se však silně spoléhá na lithium, kov, který je nákladný, obtížně zdroj a poškozuje životní prostředí, když se těží.
Sodík nabízí levnější, hojnější a méně škodlivější alternativu, ale baterie na bázi sodíku se se snaží účinně pracovat při teplotě místnosti.
„Nejde o sodík versus lithium. Potřebujeme obojí. Když přemýšlíme o zítřejších řešeních pro ukládání energie, měli bychom si představit, že stejný gigafactory může produkovat produkty založené na lithiových i chemiích sodíku,“ řekl Y. Shirley Meng, profesor rodiny v molekulárním inženýrství v Uchicago Pritzker Pritzkerovy školy (Uchicago PME). „Tento nový výzkum nás přibližuje k tomuto konečnému cíli a zároveň postupuje po základní vědě.“
Mengova laboratoř nedávno zveřejněná zjištění v Joule tato výzva se zabývá. Studie prokazuje významný krok vpřed tím, že ukazuje, že baterie na bázi sodíku s tlustými katodami mohou udržovat silný výkon při teplotě místnosti a dokonce i pod mrazem.
Výzkum pomáhá umístit sodík na stejnou podmínku s lithiem pro elektrochemický výkon, řekl první autor Sam Oh of A*Star Institute of Material Research and Engineering v Singapuru, hostující učenec v Meng’s Laboratory pro skladování energie a přeměnu během výzkumu.
Jak dosáhli tohoto cíle, představuje pokrok v čisté vědě.
„Průlom, který máme, je, že ve skutečnosti stabilizujeme metastabilní strukturu, která nebyla hlášena,“ řekl Oh. „Tato metastabilní struktura hydridoborátu sodného má velmi vysokou iontovou vodivost, alespoň o jeden řád vyšší než ten, který je uvedena v literatuře, a tři až čtyři řády vyšší než samotný prekurzor.“
Zavedená technika, nové pole
Tým zahříval metastabilní formu hydridoboru sodného až do bodu, kdy začal krystalizovat, a pak ji rychle ochladil, aby stabilizoval krystalovou strukturu kineticky. Je to dobře zavedená technika, ale technika, která dosud nebyla aplikována na pevné elektrolyty, řekl OH.
Tato známost by mohla po silnici pomoci proměnit tuto laboratorní inovaci na produkt v reálném světě.
„Vzhledem k tomu, že je tato technika stanovena, jsme schopni v budoucnu lépe zvětšit,“ řekl Oh. „Pokud navrhujete něco nového nebo pokud je třeba měnit nebo zavést procesy, bude průmysl zdráhat to přijmout.“
Spárování této metastabilní fáze s katodou typu O3, která byla potažena pevným elektrolytem na bázi chloridu, může vytvořit silné, vysoce areární nakládající katody, které staví tento nový design nad předchozí baterie sodíku. Na rozdíl od konstrukčních strategií s tenkou katodou by tato tlustá katoda zabalila méně neaktivních materiálů a více katody „masa“.
„Čím silnější je katoda, teoretická hustota energie baterie – množství energie držené v konkrétní oblasti – se zlepší,“ řekl Oh.
Současný výzkum zvyšuje sodík jako životaschopnou alternativu pro baterie, což je vitální krok k boji proti vzácnosti a poškození environmentálního poškození lithia. Je to jeden z mnoha kroků dopředu.
„Je to stále dlouhá cesta, ale to, co jsme s tímto výzkumem udělali, pomůže otevřít tuto příležitost,“ řekl Oh.
Reference: “Metastable sodium closo-hydridoborates for all-solid-state batteries with thick cathodes” by Jin An Sam Oh, Zihan Yu, Chen-Jui Huang, Phillip Ridley, Alex Liu, Tianren Zhang, Bing Joe Hwang, Kent J. Griffith, Shyue Ping Ong and Ying Shirley Meng, 16 September 2025, Joule.
Doi: 10.1016/j. Joule.2025.102130
Nikdy nezmeškáte průlom: Připojte se k zpravodaji Scitechdaily.
Sledujte nás Google, Objevita Zprávy.
