Într-o lume în care cerințele de stocare a energiei sunt tot mai mari, cercetătorii de la Universitatea Normală Fujian din China au făcut un pas semnificativ în dezvoltarea unei noi tehnologii de baterii care ar putea schimba pe termen lung industria stocării energiei. Este vorba despre bateriile sodiu-sulfur (Na-S), care au fost mult timp o alternativă promițătoare la bateriile litiu-ion, dar care s-au confruntat cu numeroase provocări tehnice. Soluția inovatoare vine sub forma unui electrolit polimeric semi-solid dual pe bază de sare (DS-QSPE), care promite să facă aceste baterii mai eficiente și mai viabile pentru stocarea energiei la scară largă.
De ce sunt bateriile sodiu-sulfur o opțiune mai bună decât cele litiu-ion?
Mulți dintre noi sunt familiarizați cu bateriile litiu-ion, dar bateria sodium-sulfur (Na-S) ar putea deveni în curând o opțiune mai eficientă și mai sustenabilă pentru stocarea energiei. Sodiul este mult mai abundent pe Pământ decât litiul, care reprezintă doar 0.002% din crustă, comparativ cu 2.5% sodiul. Acest lucru face ca sodiul să fie mai ieftin și mai puțin dăunător mediului în comparație cu litiul. De asemenea, bateriile Na-S au potențialul de a fi mai ieftine, mai ușoare, cu o densitate energetică mai mare și cu o durată de viață mai lungă decât bateriile tradiționale.
Totuși, până acum, bateriile Na-S s-au confruntat cu probleme legate de conductivitatea scăzută, eficiența redusă și probleme de siguranță cauzate de interfețele instabile dintre electrozi și electrolit. Una dintre principalele dificultăți a fost formarea de dendrite de sodiu, structuri microscopice care provoacă scurtcircuite. Mai mult decât atât, un alt efect negativ este „shuttle-ul” de polii sulfurați, un fenomen care reduce capacitatea bateriilor prin mișcarea continuă a acestora între electrozi, ceea ce afectează performanța generală a bateriei.
Soluția inovatoare: DS-QSPE – Electroliți semi-solizi duali
Cercetătorii de la Fujian Normal University au dezvoltat o soluție inovatoare pentru aceste probleme: electrolitul polimeric semi-solid dual pe bază de sare (DS-QSPE). Acest electrolit combină proprietățile electroliților solizi și lichizi, creând un material semi-solid care îmbunătățește performanța bateriilor Na-S. Conform cercetătorilor, DS-QSPE stabilește interfețele electrozi-electrolit și suprimă efectul de „shuttle” al polii sulfurați, îmbunătățind semnificativ performanța bateriilor Na-S la temperatura camerei.
În urma testelor, DS-QSPE a demonstrat o capacitate mare de aproximativ 327,4 mAh·g−1 (bazată pe masa SPAN) după 200 de cicluri la o rată de 0.2 A·g−1, menținând 81,4% din capacitatea inițială. Acest lucru depășește cu mult performanțele bateriilor care folosesc electroliți lichizi.
Performanțe îmbunătățite și viitorul stocării energiei
Pe măsură ce lumea caută soluții sustenabile pentru stocarea energiei regenerabile la scară largă, bateriile Na-S s-au dovedit a fi o opțiune viabilă datorită eficienței ridicate și capacității de a rezista în condiții de temperaturi înalte. Noile îmbunătățiri aduse de DS-QSPE contribuie semnificativ la viabilitatea bateriilor Na-S în stocarea pe termen lung a energiei. Cu o performanță superioară față de tehnologiile anterioare și o mai bună stabilitate termică, aceste baterii ar putea fi cheia pentru adoptarea pe scară largă a energiei regenerabile.
În plus, DS-QSPE are potențialul de a face bateriile Na-S mult mai scalabile și fiabile, fiind un pas important către dezvoltarea unor soluții de stocare a energiei la scară largă. Junxiong Wu, unul dintre autorii studiului și cercetător la Fujian Normal University, a declarat: „DS-QSPE oferă o soluție fiabilă și scalabilă care îmbunătățește atât performanța, cât și stabilitatea bateriilor Na-S la temperatura camerei.”
Perspectiva unei tehnologii sustenabile și eficiente
Pe măsură ce cercetările continuă, bateriile sodiu-sulfur (Na-S) ar putea juca un rol semnificativ în revoluția verde și în tranziția către surse de energie regenerabilă, având în vedere costurile reduse, performanțele îmbunătățite și impactul redus asupra mediului. Îmbunătățirile aduse de DS-QSPE nu doar că vor transforma tehnologia bateriilor Na-S, dar vor facilita și o industria a stocării energiei mai curată și mai eficientă.
