Cercetătorii din cadrul Academiei Chineze de Științe au dezvoltat un electrolit gelificat inteligent care îmbunătățește semnificativ performanțele și siguranța bateriilor cu ioni de sodiu. Noua tehnologie permite păstrarea a 80% din capacitatea bateriei după 500 de cicluri de încărcare-descărcare, chiar și la o temperatură de 50°C, și oferă o rezistență termică remarcabilă, până la temperaturi de 177°C (350,6°F), conform InterestingEngineering.
Urmărește cele mai noi producții video TechRider.ro
- articolul continuă mai jos -
Bateriile cu ioni de sodiu sunt considerate o alternativă promițătoare la tehnologia pe bază de litiu, fiind mai sustenabile din punct de vedere economic și ecologic. Totuși, până în prezent, aplicabilitatea practică a fost limitată de ciclul de viață redus și de riscul crescut de instabilitate termică.
Pentru a depăși aceste obstacole, echipa de cercetare a dezvoltat un electrolit polimeric sub formă de gel, obținut printr-un proces de polimerizare radicalică realizat format direct în baterie.
Compoziția include un monomer pe bază de cianoetiluree și un monomer pe bază de izocianați, amestecați într-un electrolit lichid standard NaPF₆-carbonat. La temperaturi ridicate, amestecul se auto-reticulează, formând o rețea polimerică tridimensională stabilă, care previne degradarea și asigură protecția componentelor interne.
„Demonstrăm că electrolitul inteligent facilitează formarea unor interfețe robuste între electrozi și electrolit, ceea ce îmbunătățește stabilitatea termică și chimico-electrochimică a electrozilor”, au declarat cercetătorii.
O caracteristică esențială a acestui gel este comportamentul său termoreactiv. În cazul în care bateria atinge temperaturi de peste 120°C, electrolitul suferă o reacție suplimentară de polimerizare, blocând mișcarea ionilor și limitând reacțiile interne periculoase. Acest mecanism contribuie la prevenirea scurtcircuitelor și a incendiilor.
Testele efectuate pe celule de tip pouch, echipate cu catod NaNi₁/₃Fe₁/₃Mn₁/₃O₂ (NFM) și anod din carbon dur, au arătat o îmbunătățire semnificativă a siguranței. Temperatura de declanșare a fenomenului de thermal runaway a crescut de la 137°C la 177°C. De asemenea, celulele au păstrat 80% din capacitatea inițială după 500 de cicluri efectuate la 50°C – o condiție considerată solicitantă pentru testarea fiabilității bateriilor.
Cercetătorii au subliniat că, în mod obișnuit, bateriile cu sodiu suferă degradări rapide la nivelul interfețelor și acumulări de gaze, factori care reduc semnificativ durata de viață și cresc riscul de defecțiuni. Noul gel acționează ca o barieră flexibilă și autoreforțabilă, reducând aceste probleme prin stabilizarea contactului dintre electrozi și electrolit.
„Performanțele generale ale bateriilor cu ioni de sodiu, în special în ceea ce privește siguranța și durata de viață, sunt limitate din cauza degradării severe a materialelor active și a interfeței electrod-electrolit”, au explicat autorii studiului.
Tehnologia dezvoltată este compatibilă cu procesele industriale existente și oferă un design etanș, ceea ce o face potrivită pentru aplicații de stocare energetică la scară largă. Potrivit autorilor, această inovație ar putea accelera tranziția către soluții energetice bazate pe sodiu.
„Filosofia de proiectare din spatele electrolitului polimeric gelificat format in situ oferă o direcție valoroasă pentru realizarea unor baterii cu ioni de sodiu sigure, durabile și sustenabile”, au concluzionat cercetătorii.
