Litiumioniakut ovat tällä hetkellä suosituin tekniikka sähköajoneuvojen virtalähteenä, mutta ne ovat liian kalliita pitkäkestoisiin verkkomittakaavaisiin energian varastointijärjestelmiin. Houstonin yliopistossa on kehitetty litiumille korvaajaa ja se löytyy natriumin ja rikin yhdistelmästä.
Vaikka litiumilla on monia etuja kuten korkea energiatiheys ja kapasiteetti, on litiumkarbonaatin hinta nyt kaikkien aikojen korkeimmalla tasolla. Kustannusten nousuun vaikuttavat pandemiaan liittyvät toimitusketjun pullonkaulat, Venäjän ja Ukrainan välinen konflikti sekä yritysten lisääntynyt kysyntä. Lisäksi monet hallitukset epäröivät uusien litiumkaivoksien perustamista.
Kun hallitukset ja teollisuudenalat kaikkialla maailmassa ovat innokkaita löytämään energian varastointivaihtoehtoja puhtaan energian siirtymiseen, Houstonin yliopistossa tehty uusi tutkimus, joka on julkaistu Nature Communications -lehdessä, ehdottaa kiinteään rakenteeseen perustuvaa natrium-rikkiakkutekniikkaa kannattavana vaihtoehtona.
Houstonin yliopiston sähkö- ja tietokonetekniikan professori Yan Yao (kuvassa vas.) ja hänen kollegansa kehittivät homogeenisen lasimaisen elektrolyytin, joka mahdollistaa aiempaa suuremman virtatiheyden. - Kiinteiden elektrolyyttien natriumakkujen on samanaikaisesti oltava edullisia, helposti valmistettavia ja mekaanisesti ja kemiallisesti stabiileja, Yao sanoo.
Tähän mennessä yksikään kiinteä natriumelektrolyytti ei ole kyennyt täyttämään kaikkia näitä neljää vaatimusta samanaikaisesti. Yaon tiimin tutkijat löysivät uudenlaisen oksisulfidilasielektrolyytin, joka täyttää kaikki nämä vaatimukset samanaikaisesti. Elektrolyyttien luomiseen huoneenlämpötilassa käytettiin korkeaenergistä kuulajauhatusprosessia.
- Oksisulfidilasilla on selkeä mikrorakenne, mikä johtaa täysin homogeeniseen lasirakenteeseen. Natriummetallin ja elektrolyytin välisessä rajapinnassa kiinteä elektrolyytti muodostaa itsestään passivoivan välivaiheen, joka on välttämätöntä, sanoo tutkijana Yaon ryhmässä työskentelevö Ye Zhang (kuvassa oik.).
Hänen mukaan uudessa tutkimuksessa esitetyt rakenne- ja koostumusratkaisut avaavat tietä kohti turvallisten, edullisten, energiatiheiden ja pitkäikäisten kiinteän elektrolyytin natriumparistojen kehittämiseksi.