Các nhà nghiên cứu sẽ giải quyết thách thức chính đối với các thiết bị dựa trên natri bằng cách thay đổi các vật liệu đã biết để tăng cường độ dẫn điện của chúng.
Thay thế lithium bằng natri trong hóa học pin là một trong những giải pháp mà các nhà khoa học đang tập trung vào nhằm giải quyết những thách thức trong việc duy trì sản xuất các thiết bị lưu trữ năng lượng trong tương lai.
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Geneva (UNIGE) đã đưa ra một giải pháp hiệu quả cho vấn đề này bằng cách phát triển một chất điện phân trạng thái rắn mới cho pin dựa trên natri, cho phép các ion natri di chuyển dễ dàng hơn để tạo ra pin hiệu quả hơn và có khả năng hiệu quả hơn.
Một nhóm nghiên cứu do giáo sư Radovan Cerny của Đại học Geneva đứng đầu đã tạo ra chất điện phân khả thi cho pin natri bằng cách thay đổi cấu trúc tinh thể của vật liệu bao gồm carbon, boron và hydro, được gọi là borocarbon hydride, cho phép các ion di chuyển hiệu quả hơn. di chuyển. Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm chất điện phân để xác định áp suất cần thiết để pin hoạt động tối ưu.
Vấn đề Liti
Pin lithium-ion đã trở thành tiêu chuẩn cho pin, nhưng chúng vẫn phải đối mặt với một số thách thức trong thiết kế tương lai. Điểm mấu chốt là lithium là một nguồn tài nguyên thiên nhiên hữu hạn.
Chất điện phân lỏng của pin lithium-ion đôi khi bị rò rỉ ra khỏi pin, dễ dẫn đến các tình huống nguy hiểm như cháy nổ.
Tuy nhiên, natri dễ tiếp cận hơn, dồi dào hơn và dễ tái chế hơn, khiến natri trở thành ứng cử viên sáng giá để thay thế lithium trong các hóa chất pin trong tương lai. Ngoài ra, natri an toàn hơn lithium.
Tuy nhiên, phát triển pin dựa trên natri là một quy trình sản xuất hoàn toàn mới đối với các nhà khoa học, Giáo sư Fabrizio Murgia thuộc Phòng thí nghiệm Tinh thể học thuộc Khoa Khoa học tại Đại học Geneva giải thích trong một thông cáo báo chí rằng "các nhà nghiên cứu không muốn sử dụng các kỹ thuật lạ."
Các nhà nghiên cứu đã đưa ra các thiết kế để thay thế lithium bằng natri với mức độ thành công khác nhau. Các nhà nghiên cứu tại Đại học Geneva đã phát triển một chất điện phân trạng thái rắn mới, hydridoborate, là sự kết hợp của boron và hydro nhưng có cấu trúc biến đổi.
Cerny giải thích rằng các nhà nghiên cứu đã điều chỉnh cấu trúc của natri cacbo-hydridoborat, làm cho nó dẫn điện và vận chuyển hiệu quả các ion natri.
Để đạt được điều này, nhóm nghiên cứu đã cho hợp chất này chịu những cú sốc mạnh bên trong một máy nghiền bi, tạo ra nhiệt độ cao, Cerny cho biết. Đó là một phương pháp tiết kiệm năng lượng mà nhóm nghiên cứu mượn từ ngành công nghiệp xi măng, được sử dụng rộng rãi.
Các nhà nghiên cứu đã xuất bản một bài báo về dự án trên tạp chí Vật liệu & Giao diện Ứng dụng ACS.
kiểm tra chất điện phân
Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm một chất điện phân trạng thái rắn mới trong pin dựa trên natri, định vị chất điện phân trong pin để nó có thể giữ nguyên vị trí khi tiếp xúc với các điện cực dương và âm của pin, cực dương và cực âm.
Các nhà nghiên cứu giải thích rằng để đạt được điều này, áp suất thích hợp cần được tạo ra bằng vít hoặc lò xo. Nhóm đã thử nghiệm với pin nguyên mẫu và nhận thấy rằng áp suất lý tưởng phải ở khoảng 400 atm, tương đương với áp suất ở độ sâu 4.000 mét dưới nước. Họ nói rằng áp suất tối ưu này có thể được áp dụng chỉ với một vài vòng vặn vít.
Một bài báo khác, được xuất bản trong Giao diện vật liệu nâng cao, nêu chi tiết công việc của nhóm nghiên cứu về vấn đề này.
Murgia cho biết hai phát hiện của nhóm đã mở đường cho việc sản xuất pin natri-ion quy mô lớn, vạch ra một con đường dễ dàng hơn cho việc áp dụng trong ngành, Murgia cho biết.
"Do trọng lượng nặng hơn một chút của các loại pin này, chúng có thể được sử dụng để cung cấp năng lượng cho ô tô và chi phí sản xuất pin vẫn chưa được đánh giá, và điều quan trọng hiện nay là ngành công nghiệp nhận ra rằng các vật liệu mà chúng tôi đã phát hiện ra rất hứa hẹn ", Murgia nói trong một thông cáo báo chí. có ý nghĩa."