Tack vare en ny upptäckt kan laddningsbara soduimbatterier prestera bättre och bli billigare att producera. Hur är det möjligt?

En av beståndsdelarna i sodiumbatterier är mangan, vilket är ett metalliskt grundämne som påminner om järn. Sedan 90 år tillbaka har det funnits teorier om ännu ett kemiskt tillstånd för mangan, men ingen har kunnat bevisa det förrän nu. Tillståndet möjliggör billigare tillverkning av laddningsbara sodiumbatterier och dessutom ökar kapaciteten hos dessa.

Detta nya, kemiska tillstånd gör batterierna mycket högpresterande och detta är välkommet på en marknad som skriker efter ny teknik. Solpaneler och vindkraftverk blir allt populärare även bland privata konsumenter men svårigheten är att ta tillvara på energin på ett bra sätt. Detta gör att många som egentligen är intresserade väljer att backa från en investering. Här skulle effektivare och mer prisvärda batterier öppna många dörrar.

Röntgenexperiment nyckel till framgång

Den intressanta studien bedrevs av forskare vid Natron Energy (tidigare Alveo Energy), som är ett batteriteknologibolag baserat i Kalifornien. I projektet deltog också forskare från New York University och Berkeley Lab. Avgörande för upptäckten var de röntgenexperiment som möjliggjordes vid US Department of Energy Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkely Lab).

Batteriteknologin utvecklas ständigt och de senaste åren har litiumjonbatterier varit mest i fokus. Vanligtvis används en kolbaserad anod vid tillverkning av batterier, men i det batteri som togs fram för den här studien ingår enbart sodium och mangan. Det är den särskilda anatomiska strukturen hos anod-materialet som ger batteriet dess höga kapacitet.

”I lithiumjon- och natriumjonbatterier är anoden vanligtvis kolbaserad”, säger Wanli Yang – forskare vid Berkeley Labs Advanced Light Source, som utförde själva röntgenundersökningarna. Röntgenexperiment var nyckeln till upptäckten och studiens resultat publicerades den 28 februari i tidskriften Nature Communications.

Vilka fördelar har sodiumbatterier?

”En av de direkta fördelarna med att använda sådant material för båda elektroderna i batteriet är att ingen av de två elektroderna begränsar energikapaciteten, cykellivet eller kostnaden för enheten,” säger Colin Wessells, VD på Natron Energy.

Batteriet överträffar Department of Energy’s uppsatta mål för livscykel- och prismålet för portabel energilagring, vilket forskarna också rapporterar i sin senaste studie. Wessells vill poängtera att batteriet är väldigt stabilt, råmaterialet är rikligt förekommande och den totala kostnaden är konkurrenskraftig jämfört med konventionella blybatterier. De nya batterierna gör också ett mindre miljöavtryck än konventionella batterier.

Det faktum hur batteriet uppnår sin höga prestanda, förbryllade forskarna rejält. Batteriet har visat sig leverera upp till 90 procent av sin totala energi i en mycket snabb, fem minuters urladdning och kan behålla cirka 95 procent av sin urladdningskapacitet under 1000 cykler. Det ger ett alternativ till gravitetsbaserade energilagringssystem för elnät, där vatten pumpas upp och sedan släpps ner på begäran för att generera el.

Källor: SciTechDaily