Natrium exploderar normalt om det utsätts för vatten, men fungerar bra i batterier som ett pulver, Purdue -forskare upptäckte. Upphovsman:Purdue University video/Vilas Po
De flesta av dagens batterier består av sällsynt litium som utvinns från Sydamerikas berg. Om världen tömmer denna källa, då kan batteriproduktionen stagnera.
Natrium är ett mycket billigt och jordartigt alternativ till att använda litiumjonbatterier som också är kända för att bli lila och antändas om de utsätts för vatten-även bara vatten i luften.
Världsomspännande ansträngningar för att göra natriumjonbatterier lika funktionella som litiumjonbatterier har sedan länge kontrollerat natriums tendens att explodera, men ännu inte löst hur man förhindrar natriumjoner från att "gå vilse" under de första gångerna ett batteri laddas och laddas ur. Nu, Forskare vid Purdue University gjorde en natriumpulverversion som löser detta problem och håller en avgift korrekt.
"Att lägga till tillverkat natriumpulver under elektrodbearbetning kräver endast små modifieringar av batteriproduktionsprocessen, "sa Vilas Pol, Purdue docent i kemiteknik. "Detta är ett potentiellt sätt att utveckla natriumjonbatteritekniken till branschen."
Studien gjordes tillgänglig online i juni 2018 före tryckning den 31 augusti, 2018 i Journal of Power Sources .
Detta arbete överensstämmer med Purdues gigantiska språngfirande, erkänner universitetets globala framsteg inom hälsa, Plats, artificiell intelligens och hållbarhet som en del av Purdues 150 -årsjubileum. Det är de fyra teman för det årliga firandet Idéfestival, utformad för att visa upp Purdue som ett intellektuellt centrum som löser verkliga frågor.
Purdue-forskaren Jialiang Tang hjälpte till att lösa laddningsfrågor i natriumjonbatterier som har hindrat tekniken från att gå vidare till industriell testning och användning. Kredit:Purdue University Marketing and Media
Även om natriumjonbatterier skulle vara fysiskt tyngre än litiumjonteknik, forskare har undersökt natriumjonbatterier eftersom de kunde lagra energi till stora sol- och vindkraftverk till lägre kostnad.
Problemet är att natriumjoner håller fast vid den hårda koländen på ett batteri, kallas en anod, under de första laddningscyklerna och inte färdas över till katodänden. Jonerna bygger upp till en struktur som kallas ett "fast elektrolytgränssnitt".
"Normalt är det fasta elektrolytgränssnittet bra eftersom det skyddar kolpartiklar från ett batteris sura elektrolyt, där elektricitet drivs, "Sade Pol." Men för mycket av gränssnittet förbrukar de natriumjoner som vi behöver för att ladda batteriet. "
Purdue -forskare föreslog att man använder natrium som pulver, som ger den nödvändiga mängden natrium för det fasta elektrolytgränssnittet för att skydda kol, men bygger inte upp på ett sätt att det förbrukar natriumjoner.
De minimerade natriums exponering för fukt som skulle få det att brinna genom att göra natriumpulvret i en handskfack fylld med gasargonet. För att göra pulvret, de använde ett ultraljud - samma verktyg som används för att övervaka utvecklingen av ett foster - för att smälta natriumbitar till en mjölkaktig lila vätska. Vätskan kyldes sedan till ett pulver, och suspenderades i en hexanlösning för att jämnt dispergera pulverpartiklarna.
Med bara några droppar av natriumsuspensionen på anoden eller katodelektroderna under tillverkningen kan en natriumjonbattericell laddas och laddas ur med mer stabilitet och högre kapacitet-minimikraven för ett fungerande batteri.
