დღეს არსებულ ბატარეათა უმეტესობა დამზადებულია უიშვითესი ელემენტის — ლითიუმისგან, რომელსაც სამხრეთ ამერიკის მთებში მოიპოვებენ. ამ წყაროს ამოწურვის შემთხვევაში, შესაძლოა, ბატარეების წარმოება შეფერხდეს.
მიუხედავად მრავალი სიკეთისა, ლითიუმის ბატარეები გარკვეულწილად სახიფათოა. წყლის მოხვედრისას, ადვილად ხდება მისი წვა. ლითიუმ-იონის ბატარეების ძალიან იაფი ალტერნატივაა ნატრიუმი, რომელიც დედამიწაზე უხვადაა.
მეცნიერები უკვე დიდი ხანია ცდილობენ შექმნან ისეთივე ფუნქციური ნატრიუმ-იონის ბატარეები, როგორც ლითიუმ-იონისაა. თუმცა, არის ერთი პრობლემა — ნატრიუმი აფეთქებისკენაა მიდრეკილი და პირველი რამდენიმე დამუხტვისა და განმუხტვის დროს, იკარგება ნატრიუმის იონები. მაგრამ ახლახან, აშშ-ის პერდიუს უნივერსიტეტის მკვლევრებმა შექმნეს ნატრიუმის ფხვნილის ისეთი ვერსია, რომელშიც ეს ხარვეზი აღმოფხვრილია და დამუხტვაც სწორად მიმდინარეობს.
„ელექტროდების დამზადებისას ხელოვნურად შექმნილი ნატრიუმის ფხვნილის დამატება, ბატარეების წარმოების პროცესის სულ ოდნავ ცვლილებას მოითხოვს. ეს გახლავთ ნატრიუმ-იონის ბატარეების ტექნოლოგიის მრწეველობის დახვეწის ერთ-ერთი პოტენციური გზა“, — ამბობს პერდიუს უნივერსიტეტის ქიმიური ინჟინერიის ასოცირებული პროფესორი ვილას პოლი.
მიუხედავად იმისა, რომ ნატრიუმ-იონის ბატარეები ფიზიკურად ლითიუმ-იონისაზე მძიმეა, მკვლევრები მის შექმნაზე მაინც აქტიურად მუშაობენ, რადგან მზისა და ქარის სადგურებზე მათ დიდი ოდენობით ენერგიის შენახვა საკმაოდ დაბალ ფასად შეუძლიათ.
პრობლემა ის არის, რომ დამუხტვის თავდაპირველი ციკლებისას, ნატრიუმის იონები ბატარეის მყარ, ნაშირბადის დაბოლოებას, სახელად ანოდს ეწებებიან და არ გადაადგილდებიან მეორე დაბოლოების — კათოდისკენ. იონები წარმოქმნიან სტრუტქურას, რომელსაც „მყარი ელექტროლიტის ინტერფეისს“ უწოდებენ.
ვილას პოლის თქმით, როგორც წესი, მყარი ელექტროლიტის ინტერფეისი კარგია, რადგან ნახშირბადის ნაწილაკებს ბატარეის მჟავური ელექტროლიტისგან იცავს, მაგრამ ეს ინტერფეისი მოიხმარს ბატარეის დამუხტვისთვის საჭირო ნატრიუმის იონებს.
პერდიუს უნივერსიტეტის მკვლევრებმა ნატრიუმი ფხვნილის სახით გამოიყენეს, რომელიც უზრუნველყოფს ნახშირბადის დაცვისთვის, ანუ მყარი ელექტროლიტის ინტერფეისისთვის საკმარის ნატრიუმის ოდენობას.
იმისათვის, რათა მინიმუმამდე შეემცირებინათ ტენიანობა, რომელიც ნატრიუმის წვას იწვევს, მკვლევრებმა ფხვნილი არგონის გაზით ავსებულ სპეციალურ ყუთში დაამზადეს. გარდა ამისა, ნატრიუმის ნატეხების გადნობისა და რძისფერ სითხედ გადაქცევისათვის, შემდეგ კი მისგან ფხვნილის გაკეთებისთვის, მკვლევრებმა ასევე გამოყნეს ულტრაბგერა, ზუსტად ისეთი, რომელსაც ფეხმძიმეთა ექოსკოპიისას იყენებენ. გაციების შემდეგ, სითხე ფხვნილად იქცა, რომელიც უფრო გაფანტვის მიზნით, ნივთიერება ჰექსანის ნაზავში შეატივტივეს.
მკვლევართა განცხადებით, მათ მიერ შემუშავებული მეთოდის გამოყენებით, შესაძლებელია ნატრიუმ-იონის ბატარეების წარმოება და თანაც, ეს პროცესი მინიმალურ საჭიროებებს მოითხოვს.
მომზადებულია purdue.edu-ს მიხედვით.
