Lityum-iyon bataryalar günümüzde pazarın lideri konumunda olsa da, pahalı malzemelere dayanmakta ve çevresel riskler taşımaktadır. Buna karşın, sodyum bol ve erişilebilir bir kaynak olarak öne çıkıyor. Ancak, sodyum-iyon sistemlerinin lityum-iyon teknolojisi ile karşılaştırılabilir performans seviyelerine ulaşması önemli bir zorluk olmuştur.
Su, Sodyum Vanadyum Oksit Verimliliğini Artırıyor
Yeni bir araştırma, sodyum vanadyum oksit üzerine ışık tutarak, bu bilinen sodyum bileşiğinin doğal su içeriğinin korunmasının bataryadaki performansını büyük ölçüde artırdığını ortaya koydu. Çalışma, Journal of Materials Chemistry A dergisinde yayımlandı.
Nanostrüktürlü sodyum vanadat hidrat (NVOH) adı verilen bu bileşik, hidratlı durumda kullanıldığında önemli ölçüde geliştirilmiş sonuçlar gösterdi. Hem daha fazla enerji depoladı hem de daha hızlı şarj oldu, ayrıca 400'den fazla şarj döngüsü boyunca stabilitesini korudu.
Testlerde, hidratlı varyant, geleneksel sodyum-iyon katot malzemelerinin neredeyse iki katı kadar enerji depolayarak, sodyum-iyon bataryaları için bildirilen en iyi katotlar arasında yer aldı.
Surrey Üniversitesi Kimya ve Kimya Mühendisliği Okulu'ndan Araştırma Görevlisi Dr. Daniel Commandeur, bulgular karşısında şaşkınlığını dile getirerek, "Sonuçlarımız tamamen beklenmedikti. Sodyum vanadyum oksit yıllardır biliniyor ve genellikle suyun sorunlara yol açtığı düşünülerek ısıtılıyor. Biz bu düşünceyi sorguladık ve sonuçlar beklentilerimizi aştı. Malzeme, çok daha üstün bir performans ve stabilite gösterdi, bu da bu bataryaların gelecekteki yenilikçi uygulamaları için yeni bir kapı açıyor." dedi.
Deniz Suyunda Çalışma ve Elektrokimyasal Tuzdan Arındırma
Araştırma ekibi, malzemenin tuzlu su ortamındaki performansını da inceledi. Dikkate değer bir şekilde, hem etkili bir şekilde çalıştı hem de tuzlu su çözeltisinden sodyum iyonlarını çıkardı. Aynı zamanda, bir grafit elektrot, elektrokimyasal tuzdan arındırma süreci aracılığıyla klorür iyonlarını uzaklaştırdı.
Dr. Commandeur, "Sodyum vanadat hidratın tuzlu suda kullanılabilmesi heyecan verici bir gelişme, bu da sodyum-iyon bataryalarının enerji depolamanın yanı sıra su tuzdan arındırma işlevi görebileceği anlamına geliyor. Uzun vadede, bu sistemlerin deniz suyunu güvenli, bol bir elektrolit olarak kullanması ve taze su üretmesi mümkün olabilir." şeklinde ekledi.
Lityum Alternatiflerine Yönelik Daha Güvenli ve Ekonomik Bir Adım
Bu gelişme, sodyum-iyon bataryalarının lityum bazlı teknolojilere karşı geçerli bir alternatif olarak entegrasyonunu hızlandırabilir. Sodyumun uygun fiyatlı ve bol olması, bu bataryaların daha güvenli, ekonomik ve çevresel sürdürülebilirlik vaadi taşıdığı anlamına geliyor.
Büyük ölçekli yenilenebilir enerji depolama ve elektrikli araçlarda kullanıma yönelik potansiyel uygulamalar bulunmaktadır. Surrey ekibinin bulguları, yüksek performanslı sodyum-iyon bataryalarının üretimini basitleştirerek, ticari olarak uygulanabilir ve sürdürülebilir enerji depolama sistemlerinin gerçeğe yaklaşmasını sağlıyor.