Κινέζοι επιστήμονες ανέπτυξαν νέα μπαταρία νατρίου–θείου που απειλεί το λίθιο

Μια ομάδα Κινέζων ερευνητών ανακοίνωσε μια νέα σχεδίαση μπαταρίας νατρίου–θείου (Na–S) που, αν φτάσει σε εμπορική παραγωγή, θα μπορούσε να ξεπεράσει τις μπαταρίες λιθίου τόσο σε κόστος όσο και σε επιδόσεις.

Η έρευνα, που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature, περιγράφει μια «anode‑free» Na–S μπαταρία που λειτουργεί σε θερμοκρασία δωματίου και προσφέρει τάση εκφόρτισης περίπου 3,6V. Πρόκειται για τιμή συγκρίσιμη με πολλές κυψέλες λιθίου και πολύ υψηλότερη από τις προηγούμενες Na–S υλοποιήσεις, οι οποίες σπάνια ξεπερνούσαν τα 1,6V.

Με τη χρήση καταλύτη, το πρωτότυπο φτάνει ενεργειακές πυκνότητες άνω των 2.000 Wh/kg σε επίπεδο ενεργών υλικών, τιμές που το τοποθετούν στην ίδια κατηγορία (ή και ψηλότερα) από τις κορυφαίες μπαταρίες λιθίου που υπάρχουν σήμερα.

Η νέα χημεία βασίζεται σε εξαιρετικά οικονομικά και άφθονα στοιχεία όπως νάτριο, θείο, αλουμίνιο και ηλεκτρολύτη με βάση το χλώριο.

Με βάση το κόστος πρώτων υλών, οι ερευνητές εκτιμούν ότι η τεχνολογία θα μπορούσε να παραχθεί με περίπου 4,30 ευρώ ανά kWh, κλάσμα του κόστους των σημερινών μπαταριών λιθίου αλλά και των υπάρχοντων λύσεων νατρίου.

Το θείο θεωρείται εδώ και χρόνια ιδανικό υλικό λόγω της θεωρητικά τεράστιας ενεργειακής του ικανότητας, όμως συνήθως αποδυναμώνεται πολύ γρήγορα. Η κινεζική ομάδα υποστηρίζει ότι ξεπέρασε το πρόβλημα χρησιμοποιώντας μια διαφορετική, υψηλής ισχύος αντίδραση θείου και έναν ειδικά σχεδιασμένο ηλεκτρολύτη sodium dicyanamide (Δικυαναμίδιο του νατρίου), ο οποίος είναι και μη εύφλεκτος, ένα σημαντικό πλεονέκτημα για την ασφάλεια.

Στις δοκιμές, τα οι στύλες άντεξαν περίπου 1.400 κύκλους φόρτισης–εκφόρτισης πριν εμφανιστεί σημαντική απώλεια χωρητικότητας, ενώ διατήρησαν περίπου 95% της φόρτισής τους μετά από ένα χρόνο αδράνειας. Αυτό τις καθιστά ιδιαίτερα ελκυστικές για εφαρμογές δικτύου, όπου οι μπαταρίες μπορεί να μένουν αχρησιμοποίητες για μεγάλα διαστήματα.

Παρά τις εντυπωσιακές επιδόσεις, υπάρχουν ακόμη σημαντικές προκλήσεις γιατί ο ηλεκτρολύτης είναι διαβρωτικός και δύσκολος στη διαχείριση, ενώ τα αποτελέσματα προέρχονται από εργαστηριακές κυψέλες και όχι από πλήρως πακεταρισμένες εμπορικές μπαταρίες

Για χώρες όπως η Ελλάδα, όπως και για κάθε χώρα που επενδύει σε ηλιακή και αιολική ενέργεια, μια εξαιρετικά φθηνή και μεγάλης διάρκειας λύση αποθήκευσης θα μπορούσε να αλλάξει τα δεδομένα.

Αν η τεχνολογία καταφέρει να βγει από το εργαστήριο και να βιομηχανοποιηθεί, θα μπορούσε να μειώσει δραστικά το κόστος αποθήκευσης ανανεώσιμης ενέργειας και να μειώσει την χρήση μπαταριών λιθίου.