مادة قائمة على الصوديوم أكثر استقرارا وأسرع في الشحن من الليثيوم أيون

بدأ العلماء والمهندسين في تطوير بطاريات الصوديوم منذ حوالي عقد من الزمان ، والتي كانت تحل محل كل من الليثيوم والكوبالت المستخدم في بطاريات الليثيوم أيون الحالية . كان العائق وراء تقدم بطاريات الصوديوم هو نمو خيوط تشبه الإبرة تسمى التشعبات في مكون الأنود و التي كانت تسبب في حدوث دائرة القصر الذي يؤدي إلى اشتعال النيران أو الإنفجار

مؤخرا، ابتكر باحثون من جامعة تكساس مادة بطارية أساسها الصوديوم تتسم بدرجة عالية من الاستقرار وقادرة على إعادة الشحن بأسرع ما يمكن لبطارية الليثيوم أيون التقليدية وهي بذلك قد تمهد الطريق نحو الإعتماد على الصوديوم كبديل للتقنيات الحالية

كما تعلم عزيزي القارئ بأنه أثناء شحن بطارية قابلة لإعادة الشحن ، تنتقل الأيونات (مثل الليثيوم أو الصوديوم) من قطب يسمى الكاثود (القطب السالب) إلى آخر يسمى الأنود(القطب الموجب). عند شحن البطارية لتوليد الكهرباء ، تعود الأيونات إلى القطب السالب.

مادة الأنود التي يتناولها المقال والتي طورها الباحثون تسمى أنتيمون الصوديوم تيلورايد (sodium antimony telluride intermetallic) . وتصنع من دحرجة صفيحة رقيقة من معدن الصوديوم على مسحوق تيلورايد الأنتيمون ، وطويها على نفسها مرارا و تكرارا لتشكيل مادة الأنود مما يسمح لتوزيع موحد جدًا لذرات الصوديوم مما يجنبها تكوين التشعبات أو تآكل السطح. و تجعل البطارية أكثر استقرارًا وتسمح بشحن أسرع ،لأنه بقمع نمو التغصنات ، يصبح بالإمكان الشحن والتفريغ بشكل أسرع لأنه يصبح آمنًا “.

علق ديفيد ميتلين ، الذي صمم هذه المادة الجديدة و الأستاذ في قسم الهندسة الميكانيكية ومختبر الأبحاث التطبيقية التابع لكلية كوكريل للهندسة بشأن صنع المادة قائلا :”فكر في صنع نوع من المعجنات متعددة الطبقات ، مثل سبانكوبيتا” يقصد بها فطيرة السبانخ.

أكد جرايم هنكلمان ، الأستاذ في قسم الكيمياء ومعهد Oden للهندسة والعلوم الحاسوبية بأنها مادة مثيرة للإهتمام معللا بأن أنود فلز الصوديوم لديه نظريًا كثافة طاقية أعلى من أي أنود صوديوم”.

تُجرى حاليا أبحاث مكثفة لإيجاد بديل أكثر استقرارا وأوفر عن بطاريات الليثيوم أيون بسبب تزايد الطلب على أنظمة تخزين الطاقة الثابتة للمنازل التي تخفف مد وتدفق طاقة الرياح والطاقة الشمسية على الشبكات الكهربائية. و في الوقت نفسه الذي ، تعرض تعدين الليثيوم لانتقادات بسبب آثاره البيئية المتعددة، بما في ذلك الاستخدام الكثيف للمياه الجوفية ، وتلوث التربة والمياه وانبعاثات الكربون، التي لها تأثيرات كبيرة على صحة الإنسان والبيئة.

وفي المقابل ، يعد تعدين الصوديوم أرخص وأكثر أمانا للبيئة. بحيث يبلغ محتوى الصوديوم في احتياطيات الأرض حوالي 2.5٪ إلى 3٪، أو 300 مرة أكثر من الليثيوم ،سيعني ذلك أن بطاريات الصوديوم قد تكون قادرة قريبًا على تلبية الطلب المتزايد على تخزين الطاقة الثابت.

نشر الفريق نتائجه في مجلة Advanced Materials