Når verden bevæger sig mod ren energiproduktion, vil behovet for rene batterier til transport utvivlsomt øges. Indtil videre er den mest effektive løsning, vi har, lithium-ion-batterier, men de har mange ulemper. Natriumionbatterier har et enormt potentiale som et alternativ, men deres teknologi giver forskere en masse hovedpine. Nu mener forskere ved universitetet i Genève, at de har løst dem.
Problemer med lithium-ion-batteri blev drøftet mere end én gang. De er ikke særlig sikre, fordi deres flydende elektrolyt kan antænde i forskellige ulykker. Derudover findes lithium i sig selv i en ret lille del af jorden. Forskere siger, at dette vil udgøre de samme geopolitiske problemer i fremtiden som olie gør nu. Endelig, når teknologien skrider frem, skal vi altid kigge efter bedre løsninger.
Natrium, en nabo til lithium i det periodiske element, er en god kandidat til at erstatte dette sjældne og ædle metal. Vi har meget natrium overalt. I det mindste i teorien kunne natriumionbatterier være sikrere og mere kraftfulde, hvis der blev anvendt en solid elektrolyt. Der er dog et problem - natrium er tungere end lithium, hvilket gør det vanskeligt for det at passere gennem elektrolytten.
Tilbage i 2013-2014 opdagede japanske og amerikanske forskere, at hydroborater kan være fremragende elektrolytter til natriumbatterier, men kun efter at have nået en temperatur på 120 C. Disse temperaturer er simpelthen uacceptabelt høje til hverdagsbatterier, men forskere i Genève, der har arbejdet med hydroborater i årtier, har set en løsning på dette problem.
Genève-krystallografer (krystalkemikere) begyndte at forbedre hydroboratelektrolytten og opnåede fremragende resultater.
”Vi var i stand til at bruge hydroboratelektrolytten i temperaturområdet fra stuetemperatur til 250 C uden nogen sikkerhedsproblemer,” sagde Radovan Cerny, projektleder.
Forskerne glædede sig også over, at de natriumionbatterier, de udvikler, vil være endnu mere kraftfulde.
Hvordan gjorde forskerne dette? Svaret på denne gåde blev fundet i kaoset. Krystallografer har forvekslet den sædvanligvis pæne sammensætning af hydroborater ved at skabe kugler af bor og negativt ladet brint. Mellemrummene mellem dem var store nok til, at positivt ladede natriumioner kunne bevæge sig mellem den ene elektrode og den anden. Den blandede formulering tillader, selvom den er ineffektiv, natriumioner at bevæge sig frit.
Forskerne siger, at de udvikler et ideelt batteri baseret på en solid elektrolyt med en ufuldkommen struktur. Der er stadig meget arbejde, der skal udføres, før sådanne batterier fremstilles og testes. Men de første resultater er rigtig gode. Natriumionbatterier kan erstatte lithiumionceller, hvilket gør dem sikrere, billigere og mere miljøvenlige.