Når verden beveger seg mot ren energiproduksjon, vil utvilsomt behovet for rene batterier for transport øke. Så langt er den mest effektive løsningen vi har litiumionbatterier, men de har mange ulemper.
Natriumionbatterier har et enormt potensial som et alternativ, men teknologien deres gir forskere mye hodepine. Nå mener forskere ved Universitetet i Genève at de har løst dem.
Problemer med litiumionbatteri ble diskutert mer enn en gang. De er ikke veldig trygge fordi deres flytende elektrolytt kan antennes i forskjellige ulykker. I tillegg finnes litium i seg selv i en ganske liten del av jorden. Forskere sier at dette vil utgjøre de samme geopolitiske problemene i fremtiden som olje gjør nå. Til slutt, når teknologien utvikler seg, må vi alltid se etter bedre løsninger.
Sodium, en nabo til litium på det periodiske elementet, er en god kandidat til å erstatte dette sjeldne og edle metallet. Vi har mye natrium overalt. I det minste i teorien kan natriumionbatterier være tryggere og kraftigere hvis en solid elektrolytt ble brukt. Imidlertid er det ett problem - natrium er tyngre enn litium, noe som gjør det vanskelig for det å passere gjennom elektrolytten.
Tilbake i 2013-2014 oppdaget japanske og amerikanske forskere at hydroborater kan være utmerkede elektrolytter for natriumbatterier, men bare etter å ha nådd en temperatur på 120 C. Disse temperaturene er rett og slett uakseptabelt høye for hverdagsbatterier, men forskere i Genève som har jobbet med hydroborater i flere tiår har sett en løsning på dette problemet.
Genève-krystallografer (krystallkjemikere) begynte å forbedre hydroboratelektrolytten og oppnådde gode resultater.
"Vi klarte å bruke hydroboratelektrolytten i temperaturområdet fra romtemperatur til 250 C uten noen sikkerhetsmessige bekymringer," sa Radovan Cerny, prosjektleder.
Forskerne ønsket også velkommen at natriumionbatteriene de utvikler vil være enda kraftigere.
Hvordan gjorde forskerne dette? Svaret på denne gåten ble funnet i kaoset. Krystallografer har forvirret den vanligvis pene sammensetningen av hydroborater ved å lage kuler av bor og negativt ladet hydrogen. Avstandene mellom dem var store nok til at positivt ladede natriumioner kunne bevege seg mellom den ene elektroden og den andre. Den blandede formuleringen tillater natriumioner å bevege seg fritt, selv om den er ineffektiv.
Forskerne sier at de utvikler et ideelt batteri basert på en solid elektrolytt med en ufullkommen struktur. Det er fortsatt mye arbeid som skal gjøres før slike batterier blir produsert og testet. Men de første resultatene er veldig bra.
Natriumionbatterier kan erstatte litiumionceller, noe som gjør dem tryggere, billigere og mer miljøvennlige.