Apa yang bisa menggantikan litium dalam baterai?

Peran lithium, atau lebih tepatnya, baterai lithium-ion, dalam hidup kita hampir tidak bisa dilebih-lebihkan. Mereka digunakan di mana-mana: di ponsel, laptop, kamera, serta di darat, air, transportasi kereta api, dan teknologi ruang angkasa. Baterai lithium-ion memasuki pasar pada tahun 1991, dan pada tahun 2019 penemu mereka dianugerahi Hadiah Nobel dalam Kimia - untuk kontribusi revolusioner mereka terhadap pengembangan teknologi. Pada saat yang sama, litium adalah logam alkali yang mahal, dan cadangannya sangat terbatas. Saat ini, tidak ada alternatif untuk baterai lithium-ion dengan efisiensi yang sebanding. Karena litium adalah salah satu elemen paling ringan dalam tabel periodik, sangat sulit untuk menemukan penggantinya untuk membuat baterai berkapasitas tinggi.



Sebuah tim ilmuwan internasional dari NUST MISIS, Institut Kimia Bioorganik dari Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia, dan Pusat Helmholtz Dresden-Rossendorf menetapkan bahwa alih-alih lithium dalam baterai, Anda dapat menggunakan natrium, "dikemas" dengan cara khusus. Baterai natrium akan jauh lebih murah, sementara tidak kalah dalam kapasitasnya dengan lithium-ion, dan dalam jangka panjang bahkan melampaui mereka.



shutterstock-765810658



Dalam perjalanan penelitian, ditemukan bahwa jika atom-atom di dalam sampel “dikemas” dengan cara tertentu, maka logam alkali lainnya juga akan menunjukkan intensitas energi yang tinggi. Pengganti litium yang paling menjanjikan adalah natrium, karena bahkan dengan susunan dua lapis atom natrium dalam struktur bigraphene (dua lapis graphene - atas dan bawah), kapasitas anoda semacam itu menjadi sebanding dengan kapasitas anoda grafit konvensional dalam baterai lithium-ion: sekitar 335 mA * h / g (miliampere-jam per gram bahan) versus 372 mAh / g untuk litium. Selain itu, natrium jauh lebih melimpah di alam daripada lithium. Misalnya, garam meja biasa mengandung setengah dari elemen ini.



Cara khusus menyusun atom tidak lebih dari menyusunnya dalam beberapa lapisan, satu di atas yang lain. Struktur ini dibuat dengan mentransfer atom dari sepotong logam ke dalam ruang antara dua lembar graphene di bawah tegangan tinggi, yang meniru proses pengisian baterai. Hasilnya adalah sandwich - lapisan karbon, dua lapisan logam alkali, dan sekali lagi lapisan karbon.



DSC-8981



« , , . , . . , , », – , « » «» .
« , , . – , , », – « » «» .


Langkah selanjutnya dari tim peneliti adalah membuat sampel percobaan dan mempelajarinya di laboratorium. Ini akan dilakukan oleh bagian asing tim dari Helmholtz Center Dresden-Rossendorf. Jika berhasil, akan mungkin untuk membicarakan tentang pembuatan baterai natrium generasi baru, yang memiliki kapasitas sebanding dengan baterai lithium-ion, atau bahkan melampauinya, dengan biaya beberapa kali lebih murah.



Sebuah artikel tentang penelitian tersebut dipublikasikan di jurnal Nano Energy .



All Articles