Trotz der Tatsache, dass saubere Energielösungen sind eine Notwendigkeit, die Abhängigkeit vom Kobaltabbau aus kriegsgeschüttelten Ländern und der relativ hohe Preis und die Seltenheit von Lithium und Kobalt sind ein Fleck auf ihrer Nachhaltigkeitsbilanz.
Forscher der Washington State University WSU und des Pacific Northwest National Laboratory PNNL haben eine Natriumionenbatterie entwickelt, die genauso effizient arbeitet wie einige kommerzielle Lithiumionenbatterien.
VERBINDUNG: SIND ELEKTRISCHE FAHRZEUGE FÜR DIE UMWELT WIRKLICH SCHLECHTER ALS VERBRENNUNGSMOTOREN?
Die Arbeit ebnet den Weg für eine nachhaltigere Batterieproduktion, die die wachsende Nachfrage nach Elektrofahrzeugen und anderen Batterietechnologien befriedigen kann.
Eine Natriumionenbatterie, die genauso gut funktioniert wie Lithiumionenbatterien
Das Forscherteam unter der Leitung von Yuehe Lin, Professor an der WSU School of Mechanical and Materials Engineering, und Xiaolin Li, Senior Research Scientist am PNNL hat in der Vergangenheit daran gearbeitet, eines der Hauptprobleme bei Natriumionenbatterien zu überwinden, nämlich die Tatsache, dass sich an der Oberfläche der Batteriekathode eine Schicht inaktiver Natriumkristalle bildet, die den Fluss von Natriumionen stoppt und die Batterie tötet.
Um das Kathodenproblem anzugehen, erstellte das Team eine geschichtete Metalloxidkathode, die zusätzliche Natriumionen enthielt und eine ungehinderte Stromerzeugung ermöglichte.
Die Ergebnisse, veröffentlicht in der Zeitschrift ACS Energy Letters, zeigen Sie, dass ihre Natriumionenbatterie eine ähnliche Kapazität wie einige Lithiumionenbatterien liefern kann und dass sie sich entscheidend erfolgreich aufladen kann und nach 1.000 Zyklen mehr als 80 Prozent ihrer Ladung behält.
Eine nachhaltige Alternative zu Lithium und Kobalt
Lithium-Ionen-Batterien sind in der heutigen Welt allgegenwärtig, da praktisch jeder von uns eine in seinen Smartphones und Laptops mit sich herumträgt. Mit der steigenden Nachfrage und den Vorschriften für die Herstellung von Elektrofahrzeugen wird ihre Verwendung noch weiter verbreitet.
Das Problem ist, dass sie aus Kobalt bestehen und Lithium zwei Materialien, die relativ selten, teuer und oft aus armen Ländern stammen, in denen Bergleute unter schrecklichen Bedingungen arbeiten.
Die Preise werden nur weiter steigen, wenn die Nachfrage nach Elektrofahrzeugen und Stromspeichern steigt und Lithium möglicherweise zu knapp ist, um die wachsende Nachfrage zu befriedigen. Noch 2018, Tesla warnte die US-Regierung vor drohenden Engpässen .
Natriumionenbatterien könnten dieses Problem lösen, da sie aus billigem, reichlich vorhandenem und nachhaltigem Natrium aus den Ozeanen und der Erdkruste hergestellt werden.
Die WSU- und PNNL-Forschung "gibt Aufschluss darüber, wie wir künftige kobaltfreie oder kobaltarme Kathodenmaterialien in Natriumionenbatterien sowie in anderen Arten von Batteriechemien entwickeln könnten" Junhua Song, Hauptautor des Papiers und Absolvent der WSU Ph.D. sagte in a Pressemitteilung .
"Wenn wir brauchbare Alternativen zu Lithium und Kobalt finden können, könnte die Natriumionenbatterie wirklich mit Lithiumionenbatterien konkurrieren. Und das wäre ein Spielveränderer", fügte er hinzu.
Der nächste Schritt, um dies zu erreichen, ist die weitere Forschung und Arbeit an der Herstellung einer Natriumionenbatterie mit hohe Energiedichte und eine Lebensdauer, die mit den besten Lithium-Ionen-Batterien mithalten kann.