Hlavní problém sodíkových baterií prozatím spočíval v tom, že se dlouho nabíjejí. To by ještě dalo přežít, stejně tak se ale dlouho vybíjejí, jinak řečeno na jednotku své hmotnosti nedokáží poskytnout výkon potřebný pro náročnější mobilní přístroje. Pokud se pokusíme nabíjení a vybíjení zrychlit, projeví se to zase negativně na kapacitě baterie – tak to alespoň platilo dosud.
Tým, který vedl Yong Leiy Technické univerzity v německém Ilmenau, nyní v časopisu Journal of the American Chemical Society tvrdí, že se výzkumníkům problém podařilo překonat. Kompromis mezi oběma parametry zůstává, nově připravený prototyp baterie by měl ale nabízet kombinaci rychlosti/příkonu a kapacity (dalo by se snad říct součin obou veličin?) patřícími mezi stávajícími organickými Li-Ion i Na-Ion články ke špičce.
Sodné ionty jsou oproti lithným větší, takže se mezi anodou a roztokem pohybují pomaleji. Navíc oproti lithiu je při cyklu rozpouštění a vylučování sodíku více ohrožena stabilita anody. Efektivní elektroda by proto měla být vytvořena z vrstev, mezi nimiž by ionty sodíku mohly snadněji procházet, struktura by se při rozpouštění nerozsypala a při vylučování mohla nedestruktivně zvyšovat svůj objem. To nový prototyp celkem splňuje, po 400 nabíjecích cyklech si baterie zachovává 70 % své původní kapacity. Co se chemických detailů týče, v novém článku se prý uplatňuje konjugace pí elektronů (jev je jinak zmiňován hlavně v souvislosti s aromatickými sloučeninami typu benzenu), které strukturu stabilizují i při rychlejším pohybu sodných iontů z/do elektrody.
Zdroj: Phys.org
Poznámky:
– V případě lithia se prý již začíná projevovat určitý nedostatek této suroviny. Jeho hlavním současným zdrojem jsou hlinitokřemičitany, v nichž se lithium vyskytuje jako jeden z kationtů.
– Některé prameny rovněž uvádějí, že sodíkové baterie by mohly pracovat ve větším teplotním rozsahu, od -30 do 120 C (pochopitelně s organickým, ne vodným elektrolytem). V této souvislosti: lithium má bod tání 180 C, sodík jen 98 C. To je poněkud podivné jak relativně vůči sobě, tak i vzhledem k udávanému rozsahu.
– Jak je to s hustotami Na/Li? Bude sodíkový článek oproti lithiovému těžší? Hustota NaCl a LiCl je např. prakticky stejná, samotný sodík má ale téměř dvakrát vyšší hodnotu hustotu než lithium, které plave ve vodě i v petroleji.
– Nebude sodík (respektive podivné sloučeniny sodíku s uhlíkem na anodě; předpokládejme chemii stejnou jako u lithiových článků) příliš reaktivní, byť i s organickým elektrolytem? Viz srovnání reakcí s vodou, lithium při tom na rozdíl od populárního experimentu se sodíkem nevybuchuje.
