Obecnie najpopularniejszą baterią, z jaką mamy do czynienia, jest bateria litowo-jonowa, znajdziemy ją w smartfonach, a nawet samochodach elektrycznych. Niestety lit jest pierwiastkiem ograniczonym w porównaniu z łatwiej dostępnym sodem. Baterie te wykorzystują również metale, takie jak kobalt, który jest jednym z tych rzadkich metali. Ze względu na ograniczone zasoby materiałowe koszt akumulatorów litowo-jonowych jest wyższy niż akumulatorów sodowych. Do tej pory sód nie był szeroko stosowany w bateriach, ponieważ elektroda zenu stosowana w takich rozwiązaniach jest niestabilna.
Baterie sodowe – charakterystyka
Teoretycznie lit można zastąpić sodem. Sód jest bardzo powszechnym pierwiastkiem, który znajduje odzwierciedlenie w cenie produktu końcowego. Dodatkową zaletą jest również szybkość ładowania takich akumulatorów i nie ma na nie wpływu ewentualne całkowite rozładowanie.
Ogniwo sodowe jest jednak bardzo trwałe, a wcześniejsze próby stworzenia akumulatorów półprzewodnikowych o właściwościach zbliżonych do stosowanych obecnie akumulatorów litowych zakończyły się niepowodzeniem. Głównym problemem jest tworzenie się dendrytów na elektrodzie baterii sodowej. Dendryty to metalowe struktury, które wyglądają jak bardzo cienkie druty. Niestety pojawienie się tego zjawiska skraca żywotność baterii.
Powstanie baterii sodowych
Ostatnio naukowcy z University of Texas w Austin znaleźli rozwiązanie tego problemu. Na podstawie modelu komputerowego stworzyli zupełnie nowy materiał, który zapobiega powstawaniu dendrytów. Przypominam, że dendryty uszkadzają baterie sodowe.
Rozwiązanie polega na nałożeniu cienkiej warstwy sodu na antymontelluride, a następnie nałożeniu kilku warstw w celu utworzenia naprzemiennych warstw. Swoją strukturą przypomina ciasto filo, które jest wielokrotnie składane, a następnie pieczone m.in. kręcone.
Dzięki temu zabiegowi sód jest systematycznie rozkładany, co spowalnia powstawanie dendrytów – zjawisko to występuje rzadziej. Procedura ta zrównuje baterię sodową z baterią litową pod względem liczby cykli rozładowania i ładowania. Gęstość energii obu typów akumulatorów jest również porównywalna. Gęstość energii to parametr określający ilość energii zawartej w danej masie lub objętości. Wcześniejsze typy baterii sodowych radziły sobie bardzo słabo przy tej gęstości.
Twórcy nowego materiału złożyli już wniosek patentowy na elektrodę sodową, ponieważ w niedalekiej przyszłości jest duża szansa na zastosowanie nowych baterii w przemyśle. Lit staje się coraz rzadszy, a co za tym idzie jego cena również rośnie. Produkcja litu wymaga dużej ilości wody i wielu zanieczyszczeń, które z kolei stają się destrukcyjne dla środowiska. Należy pamiętać, że zapotrzebowanie na oszczędzanie energii stale rośnie.
Ponadto kobalt stosowany w bateriach litowych pochodzi głównie z jednego regionu, Konga (ponad 70 % światowego zapotrzebowania). W tym regionie rudy metali wydobywa się w nielegalnych kopalniach, w których zatrudnieni są głównie uchodźcy z krajów ogarniętych wojną, w tym dzieci. Ta praktyka pozwala partyzantom i armii kongijskiej otrzymywać wiele milionów na swoje operacje. Wiadomo, że wojna domowa we wschodniej części tego kraju trwa już prawie 100 lat.
Źródło: https://oszomega.pl/.
