A lítium helyett a nátrium, a tudomány és az élet
Lítium helyett nátrium
A vegyészek egy nátrium-ion akkumulátort készítettek, ami ugyanúgy működik, mint a szokásos lítium-ion.
Fotó: Intel Free Press / Flickr.
Az új akkumulátort, fejlesztettek ki a Műszaki Egyetem Ilmenau, nátrium-ionok (Na +), a elektród közé beágyazott rétegeket, 4,4'-stilbendikarboksalata molekulák. Az ilyen elektróda anyag lehetővé teszi az akkumulátor kapacitásának és teljesítményének elérését
A modern készülékek túlnyomó többsége mobil készülékekhez lítium alapú. Fotó: Hublera / Flickr
Miért nem helyettesíthetjük és helyettesíthetjük a lítiumot nátriummal az akkumulátorban? Ez az atomméretről szól. Bár a lítium és a nátrium kémiai tulajdonságaikban nagyon hasonlóak, a nátrium atom lényegesen nagyobb, mint a lítiumion. És kiderül, hogy kritikus az akkumulátor számára. A lítium akkumulátorban két elektróda van, amelyek közül az egyik szén- vagy grafitos, míg a másik fém-oxid, például kobalt. A lítium ion a töltés hordozójaként szolgál az elektródok között, ezért valójában lítium-ion akkumulátorok. Az újratöltés során a fém-oxid elektródából lítiumionok szabadulnak fel, és a második elektródá alakulnak át, amely szénből készül. A lítium atomok mérete olyan, hogy könnyen beépíthetők az elektróda szerkezetébe. Ezt a folyamatot intercalációnak nevezik, amelynek során a fémionok "összenyomódnak" a grafit atomrétegei között. A kisülési folyamat során fordított folyamat fordul elő - a lítiumionok elhagyják a grafit elektródát és visszatérnek a második elektródhoz.
A legfontosabb pontja ennek elektrokémiai folyamat, - csak a behelyezését az elektróda ionokra. Mint ez gyorsabb és egyszerűbb halad, annál nagyobb lehet a pillanatnyi teljesítmény. Ha a folyamat lassú, az akkumulátor nem fogja tudni, hogy a jobb oldali az aktuális eszköz. Ezzel az idő korlátok társított fejlesztése nátrium-ion akkumulátor. A szén-dioxid-elektróda nem alkalmas, mert a nátrium-ionok a méretük miatt rendkívül szívesen ágyazva a grafit szerkezetét. Ezért elektrokémikusok keresi az ilyen anyagok az elektródok, amelyek alkalmasak lennének a hagyományos elektronikus berendezések. Végtére is, hogy az akkumulátor nátrium-ionok, és működni fog, a kérdés az, hogy ez nem lesz olyan kicsi, messzemenő és erős, mint a lítium. És ez volt az az erő és méret - ez a legfontosabb beállításokat a mobil eszközök. A kutatócsoport által vezetett professzor Lei Yong (Yong Lei) a Műszaki Egyetem Ilmenau Németországban, jött az anyag, amelyből meg lehet tenni az elektródát a nátrium-ion akkumulátor, úgy, hogy nem enged a lítium teljesítményt és kapacitást.
Először vegyészek elemezte, milyen tulajdonságokat kell az elektród anyagot a hatékony bevezetése a nátrium-ionok. A választás esett konjugált aromás vegyület osztály transz-sztilbének. Ők képesek átvinni töltés stabilak, amikor be-és kirakodás a akkumulátor és intermolekuláris rétegek, amelyek közül a nátrium lehet végrehajtani könnyedén. Chemists ellenőrizte, hogy mennyire jól a munkát elektród egy anyag, és azt találtuk, hogy egy átlagos áramsűrűség 1 A / g kapacitása 160 mAh / g, ami nem rosszabb, mint a lítium-ion akkumulátorok. Az akkumulátor is jól viseli a teszt kitartás, miközben 70% -os kapacitás után 400 töltés-kisütés ciklus. És bár a kereskedelmi projekt megvalósításához messze elért eredmények azt sugallják, hogy a nátrium-ion akkumulátorok meglehetősen joga van az élethez és az elvben, hogy cserélje ki a szokásos már Li-ion akkumulátor.