Dnešní nabíjitelné baterie jsou obvykle založené na využití lithia. Nejsou ale ideální a stále je co zlepšovat. Slibné jsou slané, čili sodíkové baterie, které ale doposud čelily technickým obtížím. Nový design slaných baterií tyto komplikace do značné míry překonává a umožňuje vyrábět sodíkové baterie, jejichž klíčové parametry jsou srovnatelné s lithiovými bateriemi.
Žijeme v době lithiových baterií. Tento typ dobíjitelných baterií je dnes široce rozšířený a prakticky každý se s nimi setkává v běžném životě. To ale neznamená, že neexistují jiné varianty baterií, které jsou levnější a méně zatěžují životní prostředí.
Právě takové jsou „slané“ baterie, které využívají chemii založenou na iontech sodíku, namísto tradičních iontů lithia. Mají oproti konvenčním nabíjecím bateriím celou řadu výhod. Podstatné je především to, že sodík je oproti lithiu mnohem lépe dostupný, a tím pádem i mnohem levnější.
Tým badatelů americké Washington State University nedávno vyvinul nový typ designu slané, čili sodíkové baterie, která by se mohla stát v této oblasti průlomem. Jde o baterii, která je svými klíčovými vlastnostmi, tedy především kapacitou a stabilitou v cyklech nabíjejí a vybíjení, srovnatelná s běžnými lithiovými bateriemi na trhu.
Sodíkové baterie fungují v zásadě stejně jako lithium-iontové baterie. Generují energii díky iontům, které se pohybují k elektrodám v kapalném elektrolytu. Soudobé sodíkové baterie ovšem stále čelí technickým problémům. Jedním z nich je i to, že se kolem katody hromadí neaktivní krystaly sodíku, což vyřadí baterii z provozu. Dnešní sodíkové baterie rovněž trpí nižší kapacitou, ve srovnání s lithium-iontovými bateriemi.
Jak připomíná vedoucí výzkumu Junhua Song, právě kapacita je společně se stabilitou a výdrží pro nabíjitelné baterie klíčovou výzvou. Song a jeho tým přišli s řešením, které výrazně zlepšuje vlastnosti sodíkových baterií. Jejich design je založený na katodě z vrstev oxidů kovů, které obsahují nikl, mangan, kobalt a také sodík, a zároveň na kapalném elektrolytu, který obsahuje vyšší koncentraci iontů sodíků, než je u podobných baterií obvyklé.
Experimenty ukázaly, že v takové sodíkové baterii se ionty sodíku pohybují mnohem více „hladce“ a nedochází v ní ke tvorbě problematických krystalů. Výsledkem je velmi slušná kapacita této baterie, a také to, že si udrží 80 procent kapacity po celé tisícovce cyklů nabití a vybití. Výzkum otevírá cestu k prakticky použitelným „slaným“ bateriím, které by mohly alespoň zčásti nahrazovat lithium-iontové baterie. Nový design baterie by také mohl vést k zavedení nové chemie pro baterie, která by se mohla vyhnout použití drahých kovů, jako je například kobalt.