Источник изображения: Университет Пердью
В настоящее время люди в значительной степени полагаются на литий-ионные батареи. Под управлением электромобилей и систем хранения энергии аккумулятора спрос на литиевые батареи и литиевые мины растет с каждым днем. Однако, когда литиевые материалы, наконец, будут израсходованы, произойдет ли энергетическая катастрофа?
Таким образом, Университет Пердью в Соединенных Штатах обратился к ионным ионам натрия, которые более богаты сырьем и дешевле в материалах. В последнее время они успешно решили проблему «инвалидности» заряда и разряда ионов в натриево-ионных батареях, а также улучшили стабильность и емкость заряда и разряда батареи.
Натрий немного лучше, чем литиевая шахта, по содержанию и стоимости земной коры. Содержание натриевой коры достигает 2,6%, а содержание натрия составляет более 6-го. Для сравнения, литий составляет всего 27, если это стоимость, литий и натрий больше Это в 100 раз больше, литий составляет около 15 000 долларов США за метрическую тонну, а натрий - 150 долларов США. Очевидно, что натрий более успешно используется в батареях, но почему ионная ионная батарея все еще не продается?
В настоящее время ученым удалось контролировать реакцию сжигания натрия и воды, но на пути к коммерциализации натриево-ионные аккумуляторы по-прежнему имеют серьезное препятствие для решения - ионы натрия легко теряются при зарядке и разрядке аккумулятора.
Ионная ионная батарея работает так же, как и ионно-литиевая батарея. В основном она зависит от ионов натрия, движущихся между катодом и анодом для работы, но ионы натрия склонны прилипать к аноду во время заряда и разряда, не двигаясь к катоду.
Эта ситуация также известна как твердофазная электрофорез (SEI), которая образует на графитовом электроде пленку толщиной в миллион миллиметров, которая защищает частицы углерода от вредных реакций кислотным электролитом, позволяя ионам находиться на электроде. С электролитом Вилас Поль, адъюнкт-профессор химического машиностроения в Университете Пердью, сказал, что феномен SEI неплох, но пленка SEI слишком толстая, чтобы потреблять ионы натрия, необходимые для зарядки.
Поэтому, Университет Пердью предложил решение. Если натрий превращают в порошок, он может обеспечить необходимый для SEI натрий для защиты углеродных частиц и не потребляет ионов натрия, необходимых для зарядки и разрядки.
Чтобы уменьшить контакт между натрием и водяным паром, команда провела эксперименты в перчаточном ящике, заполненном аргоном инертного газа, и использовала ультразвуковые волны для расплавления основного натрия с образованием молочноподобной жидкости. Наконец, жидкость охлаждали и суспендировали. В растворе гексана частицы натрия могут быть равномерно распределены в растворе.
Экспериментальные результаты также вполне согласуются с ожиданиями ученых. После того, как к аноду или катоду добавлено несколько капель натриевой суспензии, заряд батареи ионов натрия и стабильность разряда и емкость батареи эффективно улучшены. По словам Пола, до тех пор, пока процесс обработки электрода слегка изменен Может улучшить производительность батареи, что является еще одним способом помочь ионным аккумуляторам натрия стать коммерческим.
Хотя объем ионов натрия примерно в два раза больше, чем ионов лития, плотность или плотность энергии могут быть не такими же, как у литиево-ионных батарей, но стоимость этой технологии относительно низкая, что, как ожидается, значительно снизит стоимость систем хранения энергии на уровне сетки. Ведущая разработка ионно-ионных батарей, новая технология Университета Пердью представила временное приложение.
