Sodiu în loc de litiu
Chimistii au facut o baterie de ioni de sodiu, care functioneaza la fel de bine ca litiu-ion obisnuit.
Foto: Intel Free Press / Flickr.
Într-o baterie nouă, dezvoltată la Universitatea Tehnică din Ilmenau, ionii de sodiu (Na +) din electrod sunt construiți între straturile formate din moleculele de 4,4'-stilbendicarboxalat. Un astfel de material de electrod permite atingerea capacității și a puterii bateriei
Marea majoritate a bateriilor moderne pentru dispozitivele mobile sunt fabricate pe bază de litiu. Fotografie de Hublera / Flickr
De ce nu putem înlocui și înlocui litiul cu sodiu în baterie? E vorba de dimensiunea atomică. Deși litiul și sodiul sunt foarte asemănătoare în proprietățile lor chimice, atomul de sodiu este substanțial mai mare decât atomul de litiu. Și se dovedește a fi critică pentru baterie. În bateria cu litiu există doi electrozi, dintre care unul este făcut din carbon sau grafit, iar celălalt dintr-un oxid metalic, de exemplu cobalt. Ionul de litiu servește ca purtător al încărcăturii dintre electrozii, de ce, de fapt, se numesc baterii litiu-ion. În timpul reîncărcării, ionii de litiu sunt eliberați din electrodul metal-oxid și se deplasează la cel de-al doilea electrod, care este fabricat din carbon. Dimensiunea atomilor de litiu este de așa natură încât acestea pot fi ușor încorporate în structura electrodului. Acest proces se numește intercalare, în timpul căruia ionii metalici "strâng" între straturile atomice ale grafitului. În timpul procesului de descărcare, se produce procesul invers - ionii de litiu părăsesc electrodul de grafit și se reîntorc la cel de-al doilea electrod.
Punctul-cheie al acestui proces electrochimic este introducerea de ioni în electrod. Cu cât trece mai rapid și mai ușor, cu atât puterea poate fi mai rapidă. Dacă procesul se desfășoară încet, bateria nu va putea da curentul necesar funcționării dispozitivului. Dificultățile legate de dezvoltarea unei baterii de ioni de sodiu sunt legate de aceasta. Electrodul de carbon nu este potrivit, deoarece ionii de sodiu sunt extrem de reticenți în a se integra în structura grafitului din cauza dimensiunii lor. De aceea, electrochimistii cauta astfel de materiale pentru electrozi care ar fi potrivite pentru functionarea echipamentelor electronice conventionale. La urma urmei, pentru a face bateria cu ioni de sodiu poate, și va funcționa, problema este că nu va fi atât de mic, de anvergură și puternic ca litiu. Dar puterea și mărimea sunt parametrii cei mai importanți pentru dispozitivele mobile. O echipa de cercetatori, condusa de profesorul lei Yong (Yong lei) de la Universitatea Tehnică din Ilmenau în Germania, a venit cu materialul din care este posibil să se facă electrodul în baterie de sodiu-ion, astfel încât acesta nu va ceda puterea de litiu și capacitate.
În primul rând, chimiștii au analizat proprietățile materialului electrod pentru a asigura încorporarea eficientă a ionilor de sodiu. Alegerea a fost făcută din compuși aromatici conjugați din clasa trans-stilbenelor. Aceștia au capacitatea de încărcare, sunt stabili atunci când se încarcă și se descarcă bateria și formează straturi intermoleculare, între care se poate introduce cu ușurință sodiu. Chimistii au verificat cat de bine ar functiona electrodul dintr-un astfel de material si sa dovedit ca la o densitate medie de curent de 1 A / g, capacitatea ar fi de 160 mAh / g, care nu este deloc inferioara bateriilor litiu-ion. De asemenea, bateria sa descurcat bine cu testul de anduranță, păstrând o capacitate de 70% după 400 de cicluri de descărcare. Și, deși implementarea comercială a proiectului este încă departe, rezultatele obținute arată că bateriile cu ioni de sodiu au dreptul la viață și pot înlocui, în principiu, bateriile Li-ion deja cunoscute.
Citiți și:
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: