Trong công nghệ pin natri-ion thử nghiệm, một lọ chất điện phân natri-ion trong suốt cung cấp "máu" lưu thông để giữ cho các ion và năng lượng lưu thông.
Các nhà nghiên cứu tại Bộ Năng lượng (DOE) đã đạt được một bước đột phá lớn mà họ tin rằng có thể là giải pháp giúp pin natri-ion có thể thay thế khả thi cho pin lithium-ion.
Phòng thí nghiệm quốc gia Tây Bắc Thái Bình Dương (PNNL) của Bộ Năng lượng đã điều chỉnh thành phần lõi chất lỏng của các thiết bị lưu trữ dựa trên natri để kéo dài đáng kể tuổi thọ của chúng và giải quyết các vấn đề về hiệu suất đã cản trở chúng cho đến nay. 
Jiguang Zhang, một trong những nhà nghiên cứu hàng đầu cho biết: “Ở đây, về nguyên tắc, chúng tôi chỉ ra rằng pin natri-ion có tiềm năng trở thành công nghệ pin bền bỉ, thân thiện với môi trường”. Bài báo đã được xuất bản trên tạp chí Năng lượng tự nhiên.
Các nhà khoa học từ lâu đã xem pin natri-ion là lựa chọn tốt nhất để thay thế pin lithium-ion trong tương lai vì một vài lý do. Natri, với số lượng dồi dào, rẻ hơn, dễ tiếp cận hơn và được khai thác một cách có đạo đức hơn nhiều so với liti, một nguồn tài nguyên đắt đỏ và hữu hạn được khai thác một cách bóc lột ở những khu vực kém phát triển trên thế giới.
Các nhà nghiên cứu cho biết pin natri-ion cũng có khả năng duy trì công suất năng lượng cao ở bất kỳ trọng lượng và thể tích nhất định nào, trong khi pin lithium-ion có thể nặng hơn khi mật độ năng lượng tăng lên, khiến pin natri-ion ít có khả năng thay thế pin lithium-ion hơn. . hấp dẫn hơn.
pin ổn định
Cụ thể, nhóm PNNL đã sử dụng chất điện phân lỏng của pin, được hình thành bằng cách hòa tan muối trong dung môi. Chất điện phân là một phần của pin nơi các ion tích điện chạy giữa các điện cực dương và âm. Bất kỳ loại pin nào cũng trở nên chậm chạp theo thời gian, điều này sẽ giới hạn số lần thiết bị có thể được sạc lại và vẫn được sạc để hoạt động tối ưu.
Một nhược điểm lớn của pin natri-ion là điện tích giảm nhanh hơn pin lithium-ion, điều này sẽ cản trở khả năng tồn tại của chúng như là một sự thay thế thương mại cho pin lithium-ion.
Được dẫn dắt bởi các nhà khoa học Yan Jin và Phung Le, nhóm PNNL đã giải quyết vấn đề này bằng cách tạo ra một công thức chất điện phân mới giúp chuyển đổi dung dịch lỏng và loại muối chảy qua pin để giải quyết vấn đề chính thường phát sinh trong phần này của câu hỏi về thiết bị .
Các chất điện phân hiện đang được sử dụng trong pin natri-ion có xu hướng làm tan lớp màng bảo vệ trên cực dương hoặc điện cực âm trong thiết bị. Màng bảo vệ là một phần quan trọng của pin vì nó cho phép các ion natri đi qua cực dương mà vẫn duy trì tuổi thọ của pin.
Để giải quyết vấn đề này, các nhà nghiên cứu đã ổn định màng bảo vệ của cực dương đồng thời thêm một lớp bảo vệ siêu mỏng vào cực âm (điện cực dương). Theo các nhà nghiên cứu, những cải tiến của họ đối với thiết bị giúp pin ổn định hơn về tổng thể, duy trì 90% dung lượng pin sau 300 chu kỳ ở mức 4,2V trong các thử nghiệm thực nghiệm.
Mặc dù pin natri-ion có hiệu suất cao hơn so với pin natri-ion được phát triển trước đây, nhưng chúng vẫn chưa thể sánh ngang với pin lithium-ion. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu cho biết đây là một trong những nỗ lực hứa hẹn nhất để thúc đẩy thiết kế pin dựa trên natri.
Hiệu suất điện áp cao
Loại pin do nhóm PNNL phát triển cũng thể hiện sự cải tiến so với các thiết kế pin lithium-ion hiện tại về khả năng hoạt động ở điện áp cao, vốn là một thách thức. Trên thực tế, các thiết kế lithium-ion có thể đoản mạch và thậm chí cháy khi mật độ năng lượng của chúng quá cao, đó là một trong những lý do chính khiến các nhà khoa học đang tìm cách thay thế chúng.
Mặt khác, các nhà nghiên cứu cho biết loại pin dựa trên natri mới sử dụng dung dịch chữa cháy tự nhiên không bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi nhiệt độ và có thể hoạt động ở áp suất cao. Lớp siêu mỏng hình thành trên cực dương là chìa khóa, mang lại sự ổn định tổng thể cho thiết bị.
Các nhà nghiên cứu cho biết họ cũng đo lượng hơi khí catốt được tạo ra và thấy rằng lượng được tạo ra là cực kỳ nhỏ. Điều này sẽ cung cấp những ý tưởng mới cho các nhà khoa học để phát triển chất điện phân ổn định cho pin natri-ion hoạt động ở nhiệt độ cao.
Nhóm PNNL đặt mục tiêu tiếp tục công việc của mình bằng cách cải thiện các thiết kế pin hiện tại và tiến hành thử nghiệm với các công ty khác để giảm và có thể loại bỏ việc sử dụng các vật liệu có vấn đề khác thường được sử dụng trong pin. Họ nói rằng một trong số đó là coban, chất độc hại và đắt tiền nếu không được tái chế hoặc tái chế.