پژوهشگران با بهکارگیری یک راهبرد نوین، ساختار شیمیایی یک ماده کلیدی در باتریهای سدیمیونی را تغییر دادهاند. این تغییر به افزایش ۱۵ درصدی ظرفیت انرژی و تولید باتریهایی با عمر طولانیتر، مقاومت در دمای متغیر و بیتأثیری از رطوبت هوا منجر شده است. این دستاورد گامی مهم برای جایگزینی باتریهای لیتیومی با گزینهای ارزانتر و فراوانتر محسوب میشود.
به گزارش هیچ یک _ وبگاه تِکاِکسپلور در گزارشی آورده است:
باتریهای سدیمیونی بهعنوان جایگزینی ارزانتر و فراوانتر برای باتریهای لیتیومیونی مطرح هستند. در صورت افزایش ظرفیت ذخیرهسازی انرژی، آنها میتوانند نیروی محرکه خودروهای الکتریکی آینده و نیز گزینهای مطلوب برای ذخیرهسازی انرژی در شبکههای برق باشند. مادهای با فرمول شیمیایی NaNi1/3Fe1/3Mn1/3O2 در ساخت این باتریها بهکار میرود، اما پیش از این با محدودیتهایی در کارآیی مواجه بود.
در پژوهشی که در نشریه معتبر کربن انرژی/ Carbon Energy منتشر شد، دانشمندان با بهکارگیری یک راهبرد نوین در مهندسی مواد، بهطور هدفمند سطح انرژی شیمیایی (حالت اکسایش) اتمهای این ماده را تغییر دادند. حالت اکسایش مشخص میکند که هر اتم در یک واکنش شیمیایی چند الکترون میتواند بدهد یا بگیرد.
این تنظیم دقیق، باعث شد ماده هم انرژی بیشتری ذخیره کند و هم برای استفاده در شرایط واقعی عملیتر و پایدارتر شود. این اصلاحات به ساخت نسل جدیدی از باتری سدیمیونی منجر شد که دارای عمر چرخهای طولانیتر است، در دامنه وسیعی از دما عملکرد پایداری دارد و حتی در برابر تماس با هوا و رطوبت نیز افت محسوسی نشان نمیدهد.
چِنلونگ دونگ (Chenlong Dong)، دانشیار دانشگاه فناوری تیانجین چین و از نویسندگان مسئول این مقاله، در این زمینه توضیح میدهد: دریافتیم که با شکستن تقارن استوکیومتری (نسبت معین و متعادل عناصر) سنتی نیکل/منگنز، برخلاف ترکیب متعادل معمول، عنصر آهن (Fe) بهطور چشمگیری فعالتر میشود و تعداد الکترونهای بیشتری منتقل میکند. در نتیجه، ماده طراحیشده ما بر پایه جرم کاتد (الکترود مثبت باتری) میتواند ۵۹۶ واتساعت بر کیلوگرم (معیار سنجش میزان ذخیرهسازی انرژی در باتری) انرژی ارائه دهد که ۱۵ درصد بیشتر از ماده مرجع NaNi1/3Fe1/3Mn1/3O2 است.
این دستاورد علمی نهتنها محدودیتهای پیشین مواد باتری سدیمیونی را کاهش میدهد، بلکه راه را برای تولید انبوه باتریهای مقرونبهصرفه و پایدار در کاربردهای گسترده انرژی هموار میسازد.
