آیا باتری‌های سدیم یونی جایگزین لیتیوم خواهند شد؟

درحالی‌که تداوم تولید لیتیوم در جهان در هاله‌ای ابهام قرار دارد، مواد شیمیایی جایگزین لیتیوم نقشی اساسی را در صنعت و دوام راه برقی‌شدن بازی می‌کنند. یکی از جذاب‌ترین نامزدهای جایگزینی لیتیوم، سدیم‌یون است. یک تیم تحقیقاتی در روسیه توانسته است باتری سدیمی بسازد که از چگالی انرژی بیشتر از لیتیوم سود می‌برد و احتمالا در برابر دمای پایین‌تر نیز مقاومت بیشتری خواهد داشت.

باتری‌های سدیم‌یونی کم‌کم درحال جلب توجه در صنعت هستند چراکه خود را به‌عنوان راه‌حلی ارزان‌قیمت‌تر نسبت‌به لیتیوم‌یون معرفی کرده‌اند. عملکرد این باتری‌ها نیز تقریبا مشابه باتری‌های لیتیوم‌یونی است؛ بنابراین یون‌های سدیم از طریق الکترولیت و میان دو الکترود مثبت و منفی رفت‌وآمد خواهند داشت تا عملیات شارژ و دشارژ انجام شود. تحقیقات جدید دانشمندان موسسه «Skoltech» و «دانشگاه لومونوسو موسکو» تمرکز اصلی خود را روی کاتد گذاشته است.

این تیم دانشمندان با توسعه یک ماده جدید برای قطب مثبت  توانسته‌اند تا چگالی انرژی باتری را تا حد چشم‌گیری افزایش دهند. پودر این کاتد از جنس سدیم-وانادیوم فسفات فلوراید ساخته شده که خود نتیجه تحقیقات دانشمندان یک موسسه دیگر است. تیم روسی با مدیریت نحوه چینش و نظم اتم‌ها در این ماده توانسته‌اند به دستاورد یادشده برسند و قدمی مهم را بردارند.

هم ماده جدید ما و هم آنی که جدیدا در صنعت توسعه یافته است نام «سدیم-وانادیوم فسفات فلوراید» دارند. آن‌ها از اتم‌های یک نوع مواد تشکیل شده‌اند. چیزی که این دو را از هم متمایز می‌کند، نحوه چینش اتم‌های آن‌ها است.

این تیم ماده جدید خود را در یک باتری سکه‌ای سدیم‌یونی جایگذاری کرده و مورد وارسی قرار داده است. پس از انجام آزمایش‌ها مشخص شد که این باتری تا ۱۵ درصد چگالی انرژی بیشتری را در مقایسه با بهترین باتری‌های صنعت دارد. براساس تحقیقات انجام‌شده، این مواد جدید به باتری سدیم‌یونی این اجازه را نیز می‌دهد که در دماهای پایین‌تری نسبت‌به باتری‌های لیتیوم‌یونی دوام بیاورند.

ظرفیت ذخیره‌سازی بیشتر انرژی تنها یکی از مزایا و برتری‌های این ماده است. این طراحی کاتد به باتری اجازه می‌دهد تا در دماهای محیطی پایین روسیه نیز به‌خوبی کار کند.

دانشمندان معتقدند که برای عملیاتی‌سازی این مواد هنوز به تحقیقات بیشتری نیاز دارند اما مصمم هستند که از این باتری‌ها می‌توان در خودروهای سنگین برقی مانند اتوبوس‌ها و کامیون‌ها استفاده کرد. البته استفاده از انرژی ذخیره‌شده توسط منابع تجدیدپذیری چون باد و خورشید هم یکی از احتمالات دیگر است. مقاله تحقیقاتی این دستاورد در ژورنال «Nature Communication» منتشر شده است. نظر شما درباره این باتری‌های جدید چیست؟ آیا این تحقیقات می‌توانند لیتیوم محبوب را با سدیم جایگزین کنند؟!