انرژی نمک: باتری های متحول کننده پیوند لیتیوم سدیم

محققان با توسعه روشی برای اختلاط لیتیوم و سدیم برای استفاده در باتری‌های باکیفیت، پیشرفت‌هایی در فناوری باتری ایجاد می‌کنند. با ترکیب این دو عنصر، هدف آنها کاهش هزینه ها، ایمن سازی زنجیره تامین و رفع کمبود فزاینده لیتیوم است که به دلیل استفاده از آن در باتری های لیتیوم یون، تقاضای زیادی دارد.

محققان دانشگاه ایالتی آریزونا در حال کار بر روی یک تغییر بالقوه بازی برای فناوری باتری هستند: ترکیب لیتیوم و سدیم. هدف آنها کاهش هزینه ها و تثبیت زنجیره تامین است، با نتایج اولیه نشان می دهد که مخلوط ۱۰٪ سدیم و لیتیوم از نظر ترمودینامیکی پایدار است که انتظار می رود به ۲۰٪ برسد.

لیتیوم در حال تبدیل شدن به طلای جدید است و استفاده روز افزون آن در باتری‌های لیتیوم یونی در خودروهای الکتریکی، رایانه‌ها و دستگاه‌های قابل حمل باعث افزایش قیمت شده و بر عرضه این فلز نسبتا کمیاب تأثیر می‌گذارد. دانشمندان در آستانه توسعه راهی برای استفاده از سدیم برای جایگزینی در برخی موارد به جای لیتیوم هستند، بنابراین هزینه ها را کاهش داده و عرضه را تضمین می کند.

اخیراً دانشمندان به دنبال توزیع کامل لیتیوم و در عوض استفاده از سدیم یا عناصر دیگر در باتری‌های با کیفیت بالا بوده‌اند. سدیم ارزان‌تر و در دسترس‌تر است (در آب دریا به‌عنوان کلرید سدیم یافت می‌شود)، اما آن‌ها معایبی دارند و باتری‌های لیتیومی از نظر تامین شارژ متمرکز مورد نیاز برای تامین انرژی خودروها و دستگاه‌های قابل حمل، بهترین هستند. تولیو گراسی، دانشجوی دکترا و پروفسور الکساندرا ناوروتسکی از دانشگاه ایالتی آریزونا رویکرد متفاوتی را اتخاذ کرده‌اند. مخلوط کردن لیتیوم و سدیم در یک باتری. وعده کاهش مشکلات عرضه و باز کردن راه را برای باتری‌های ارزان‌تر و زنجیره تامین امن‌تر می‌دهد.

این گروه مواد لیتیوم-سدیم را می سازد و ساختار، همگنی و خواص ترمودینامیکی آنها را مشخص می کند. محققان از یک تکنیک تخصصی توسعه یافته و بهینه شده در آزمایشگاه ناوروتسکی (کالری سنجی محلول مذاب اکسید با دمای بالا) برای اندازه گیری پایداری انرژی مواد استفاده می کنند، در حالی که آزمایش های حرارتی تجزیه احتمالی آنها را در استفاده مشخص می کند.

تولیو ژراسی با ارائه یافته‌های خود در کنفرانس ژئوشیمی گلداشمیت گفت: «ما مقادیر کمی سدیم را با لیتیوم مخلوط کرده‌ایم و آن را برای پایداری آزمایش کرده‌ایم و سپس عملکرد آن را می‌بینیم. این یک فرآیند گام به گام است، و زمانی که برای اولین بار شروع کردیم، پایداری امیدوارکننده نبود – اولین چیزی که نیاز داریم این است که ببینیم آیا مخلوط به شکل قابل استفاده باقی می‌ماند یا خیر. اما با افزایش غلظت سدیم، پایداری آن بهبود یافت. تاکنون، ما به یک مخلوط ۱۰٪ دست یافته ایم، و به نظر خوب است، هنوز از نظر ترمودینامیکی پایدار است. ما معتقدیم که می‌توانیم قبل از اینکه تفاوت قابل توجهی در عملکرد ببینیم، این میزان را تا حدود ۲۰ درصد افزایش دهیم.

تولیو ژراسی ادامه داد: “در ابتدا مطمئن نبودیم که آیا این میزان رقیق شده از  Li/Na حتی می توانند ساخته شوند یا خیر. اما در کمال تعجب، متوجه شدیم که رقت های ضعیف تمایل به شکستن دارند، محلول ها همگنی و ساختار کریستالی خود را از دست می دهند که برای تولید باتری مهم است. اما با افزایش مقدار سدیم، مواد پایدارتر می شوند. پس از رسیدن به ترکیب بهینه، باید یافته های خود را به فناوران باتری برای تولید اولین باتری های سدیم-لیتیومی بسپاریم. ما معتقدیم که اینها اولین گام ها در توسعه یک فناوری جدید باتری هستند.

پروفسور نانسی راس (دپارتمان علوم زمین، ویرجینیا تک، بلکسبورگ ویرجینیا) گفت: «تحقیقات ژراسی و ناوروتسکی نشان می‌دهد که چگونه ژئوشیمی می‌تواند برای توسعه مواد جدید با اهمیت تکنولوژیک به کار رود. تحقیقات آنها مسیر امیدوارکننده‌ای را برای کشف منابع جایگزین، مقرون‌به‌صرفه‌تر و پایدار برای باتری‌های لیتیومی که ما در زندگی روزمره به آن وابسته هستیم، باز می‌کند.

برای مشاهده منبع خبر کلیک کنید.