Neue Woche und neue Batterie: Na-Ion (Natrium-Ion), ähnliche Parameter wie Li-Ion, aber um ein Vielfaches günstiger

Forscher der Washington State University (WSU) haben eine „Extra-Salz“-Batterie entwickelt, die Natrium anstelle von Lithium verwendet. Natrium (Na) gehört zur Gruppe der Alkalimetalle und hat ähnliche chemische Eigenschaften, sodass darauf basierende Zellen eine Chance haben, mit Li-Ionen zu konkurrieren. Zumindest in einigen Anwendungen.

Na-Ionen-Batterien: viel billiger, etwas schlechter als Lithium-Ionen-Batterien, in der Forschung

Natrium ist eines von zwei Elementen im Speisesalz Natriumchlorid (NaCl). Im Gegensatz zu Lithium kommt es sowohl in Lagerstätten (Steinsalz) als auch in den Meeren und Ozeanen reichlich vor. Daher können Na-Ionen-Zellen um ein Vielfaches günstiger sein als Li-Ionen-Zellen, und sie müssen übrigens aus den gleichen Materialien und Strukturen wie Li-Ionen-Zellen hergestellt werden.

Arbeiten an Na-Ionen-Zellen wurden vor etwa 50-40 Jahren durchgeführt, aber später eingestellt. Das Natriumion ist größer als das Lithiumion, daher haben die Elemente ein Problem damit, eine angemessene Ladung zu halten. Die Struktur von Graphit – groß genug für Lithium-Ionen – erwies sich als zu dicht für Natrium.

Die Forschung hat in den letzten Jahren einen Aufschwung erlebt, da der Bedarf an wiederverwendbaren Elektrozellen sprunghaft angestiegen ist. WSU-Wissenschaftler haben eine Natrium-Ionen-Batterie entwickelt, die eine ähnliche Energiemenge speichern soll wie eine ähnliche Lithium-Ionen-Batterie. Darüber hinaus hat der Akku 1 Ladezyklus überstanden und mehr als 000 Prozent seiner ursprünglichen Kapazität (Original) behalten.

Beide Parameter gelten in der Welt der Lithium-Ionen-Batterien als „gut“. Bei Elementen mit Natriumionen erwies sich die Einhaltung der Bedingungen jedoch aufgrund des Wachstums von Natriumkristallen an der Kathode als schwierig. Daher wurde beschlossen, eine Schutzschicht aus Metalloxid und einen Elektrolyten mit gelösten Natriumionen zu verwenden, der die Struktur stabilisierte. Gelang es.

Der Nachteil der Na-Ionenzelle ist ihre geringere Energiedichte, was verständlich ist, wenn man die Größe der Lithium- und Natriumatome berücksichtigt. Obwohl dieses Problem bei einem Elektrofahrzeug problematisch sein kann, wirkt es sich nicht vollständig auf die Energiespeicherung aus. Auch wenn Na-Ionen doppelt so viel Platz beanspruchen wie Lithium-Ionen, macht der zwei- oder dreimal niedrigere Preis die Wahl offensichtlich.

Nur ist dies das früheste seit ein paar Jahren ...

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