Natrium-ion-batterier har længe været udråbt som et billigere alternativ til de batterier, vi kender i dag. Men der har været en alvorlig hæmsko: De tåler luft dårligt. Det har gjort dem svære at håndtere i praksis og bremset deres vej ud af laboratoriet.
Nu har forskere fra Central South University udviklet en ny katode, som i langt højere grad kan modstå fugt og kuldioxid i luften. Det kan vise sig at være et vigtigt gennembrud for en batteritype, der især er interessant til storskala energilagring.
Natrium er billigt – men batterierne har været for sarte
Natrium-ion-batterier er spændende, fordi natrium er langt mere almindeligt og billigere end lithium. Derfor har teknologien længe været set som en mulig løsning til store batterianlæg, hvor pris betyder meget.
Problemet har været, at materialerne i batteriet let bliver nedbrudt, når de udsættes for luft. Det gælder især fugt og kuldioxid, som kan sætte gang i kemiske reaktioner, der forringer batteriets ydeevne og levetid. Det har gjort teknologien svær at opbevare, transportere og bruge uden meget kontrollerede forhold.
Nyt design beskytter batteriet mod luft
Forskerholdets løsning er en katode med en gradvis opbygning fra overflade til kerne. Den ydre del er gjort mere modstandsdygtig over for luftens påvirkning, mens den indre del fortsat er optimeret til at lagre natrium effektivt.
Det giver en slags indbygget beskyttelse, hvor overfladen fungerer som skjold, uden at batteriet mister sin evne til at lagre energi. Resultatet er markant. Efter 200 ladecyklusser beholdt den nye katode omkring 80 procent af sin kapacitet. En konventionel version holdt kun omkring 21 procent under tilsvarende forhold.
Kan få stor betydning for elnet og grøn strøm
Forskerne udsatte også materialet for fugtig luft med kuldioxid i 10 timer. Selv derefter leverede det en førstecykluskapacitet på 103,8 mAh per gram, mens kapacitetstabet blev reduceret markant sammenlignet med mere traditionelle materialer.
Det er især interessant, fordi natrium-ion-batterier ikke nødvendigvis først og fremmest skal konkurrere i mobiltelefoner eller elbiler. Deres store styrke kan blive som billig lagring til elnettet, backup-strøm og opsamling af energi fra sol og vind.
Hvis teknologien kan gøres robust nok til virkelige forhold, kan den blive et vigtigt supplement til de batterier, markedet bruger i dag.
Studiet er offentliggjort i tidsskriftet Carbon Energy.
