Während sich die Welt in Richtung sauberer Energieerzeugung bewegt, wird der Bedarf an sauberen Batterien für den Transport zweifellos zunehmen. Die effizienteste Lösung, die wir bisher haben, sind Lithium-Ionen-Batterien, aber sie haben viele Nachteile.
Natriumionenbatterien haben als Alternative ein enormes Potenzial, aber ihre Technologie bereitet Wissenschaftlern viele Kopfschmerzen. Jetzt glauben Forscher der Universität Genf, sie haben sie gelöst.
Probleme mit Lithium-Ionen-Akkus wurden viele Male diskutiert. Sie sind nicht sehr sicher, da sich ihr flüssiger Elektrolyt bei verschiedenen Unfällen entzünden kann. Darüber hinaus kommt Lithium selbst in einem relativ kleinen Teil der Erde vor. Wissenschaftler sagen, dass dies in Zukunft die gleichen geopolitischen Probleme aufwerfen wird wie Öl jetzt. Schließlich müssen wir mit fortschreitender Technologie immer nach besseren Lösungen suchen.
Natrium, ein Nachbar von Lithium im Periodensystem der Elemente, ist ein guter Kandidat, um dieses seltene und kostbare Metall zu ersetzen. Wir haben überall viel Natrium. Zumindest theoretisch könnten Natriumionenbatterien sicherer und leistungsfähiger sein, wenn ein Festelektrolyt verwendet würde. Es gibt jedoch ein Problem: Natrium ist schwerer als Lithium, was es schwierig macht, durch den Elektrolyten zu gelangen.
Bereits 2013-2014 entdeckten japanische und amerikanische Wissenschaftler, dass Hydroborate ausgezeichnete Elektrolyte für Natriumbatterien sein können, jedoch erst nach Erreichen einer Temperatur von 120 ° C.. Diese Temperaturen sind für alltägliche Batterien einfach unannehmbar hoch, aber Forscher in Genf, die seit Jahrzehnten mit Hydroboraten arbeiten, haben eine Lösung für dieses Problem gefunden.
Genfer Kristallographen (Kristallchemiker) begannen, den Hydroboratelektrolyten zu verbessern und erzielten hervorragende Ergebnisse.
„Wir konnten den Hydroborat-Elektrolyten im Temperaturbereich von Raumtemperatur bis 250 ° C ohne Sicherheitsbedenken einsetzen“, sagte Radovan Cerny, Projektmanager.
Die Forscher begrüßten auch die Tatsache, dass die von ihnen entwickelten Natriumionenbatterien noch leistungsfähiger sein werden.
Wie haben die Forscher das gemacht? Die Antwort auf dieses Rätsel wurde im Chaos gefunden. Kristallographen haben die normalerweise saubere Zusammensetzung von Hydroboraten verwirrt, indem sie Kugeln aus Bor und negativ geladenem Wasserstoff erzeugt haben. Die Lücken zwischen ihnen waren groß genug, damit sich die positiv geladenen Natriumionen zwischen einer Elektrode und der anderen bewegen konnten. Die gemischte Formulierung ermöglicht, obwohl sie unwirksam ist, dass sich Natriumionen frei bewegen können.
Die Forscher sagen, dass sie eine ideale Batterie entwickeln, die auf einem Festelektrolyten mit einer unvollständigen Struktur basiert. Es gibt noch viel zu tun, bevor solche Batterien hergestellt und getestet werden. Aber die ersten Ergebnisse sind wirklich gut.
Natriumionenbatterien können Lithium-Ionen-Zellen ersetzen, wodurch sie sicherer, billiger und umweltfreundlicher werden.