లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీలు స్మార్ట్‌ఫోన్‌లు మరియు ల్యాప్‌టాప్‌ల నుండి ఎలక్ట్రిక్ కార్ల వరకు ప్రతిదానికీ గో-టు టెక్నాలజీ అయినప్పటికీ, లిథియం సాపేక్షంగా కొరత, ఖరీదైనది మరియు మూలం కష్టం మరియు భౌగోళిక రాజకీయాల కారణంగా త్వరలో ప్రమాదంలో పడవచ్చు. పరిగణనలు. ప్రపంచవ్యాప్తంగా ఉన్న శాస్త్రవేత్తలు ఆచరణీయమైన ప్రత్యామ్నాయాలను రూపొందించడానికి కృషి చేస్తున్నారు.
యూనివర్శిటీ ఆఫ్ హ్యూస్టన్‌లోని కనెపా రీసెర్చ్ లాబొరేటరీతో సహా ఇంటర్ డిసిప్లినరీ పరిశోధకుల అంతర్జాతీయ బృందం సోడియం-అయాన్ బ్యాటరీల కోసం ఒక కొత్త రకమైన మెటీరియల్‌ని అభివృద్ధి చేసింది, అది వాటిని మరింత సమర్థవంతంగా మరియు శక్తి పనితీరును పెంచగలదు — మరింత స్థిరమైన మార్గం సుగమం చేస్తుంది. మరియు సరసమైన ఇంధన భవిష్యత్తు.
కొత్త పదార్థం, సోడియం వెనాడియం ఫాస్ఫేట్ రసాయన సూత్రం Naxవి2(PO4)3శక్తి సాంద్రతను పెంచడం ద్వారా సోడియం-అయాన్ బ్యాటరీ పనితీరును మెరుగుపరుస్తుంది — కిలోగ్రాముకు నిల్వ చేయబడిన శక్తి మొత్తం — 15% కంటే ఎక్కువ. పాత సోడియం-అయాన్ బ్యాటరీలలోని 396 Wh/kgతో పోలిస్తే కిలోగ్రాముకు 458 వాట్-గంటలు (Wh/kg) అధిక శక్తి సాంద్రతతో, ఈ పదార్థం సోడియం సాంకేతికతను లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీలతో పోటీకి దగ్గరగా తీసుకువస్తుంది.
“సోడియం లిథియం కంటే దాదాపు 50 రెట్లు చౌకగా ఉంటుంది మరియు సముద్రపు నీటి నుండి కూడా పండించవచ్చు, ఇది పెద్ద-స్థాయి శక్తి నిల్వకు మరింత స్థిరమైన ఎంపికగా మారుతుంది” అని UH మరియు ప్రధాన పరిశోధకుడైన రాబర్ట్ వెల్చ్ ఎలక్ట్రికల్ మరియు కంప్యూటర్ ఇంజనీరింగ్ అసిస్టెంట్ ప్రొఫెసర్ పియర్‌మాన్యులే కానెపా అన్నారు. Canepa ల్యాబ్ యొక్క. “సోడియం-అయాన్ బ్యాటరీలు చౌకగా మరియు సులభంగా ఉత్పత్తి చేయగలవు, లిథియంపై ఆధారపడటాన్ని తగ్గించడంలో సహాయపడతాయి మరియు ప్రపంచవ్యాప్తంగా బ్యాటరీ సాంకేతికతను మరింత అందుబాటులోకి తెచ్చేలా చేస్తుంది.”
థియరీ నుండి రియాలిటీ వరకు
క్లీన్ ఎనర్జీ టెక్నాలజీలను అభివృద్ధి చేయడంలో సహాయపడటానికి కొత్త పదార్థాలు మరియు అణువులను కనుగొనడానికి సైద్ధాంతిక నైపుణ్యం మరియు గణన పద్ధతులను ఉపయోగించే Canepa ల్యాబ్, Laboratoire de Reáctivité et de Chimie des Solides నుండి ఫ్రెంచ్ పరిశోధకులు క్రిస్టియన్ మాస్క్వెలియర్ మరియు లారెన్స్ క్రోగునెక్ నేతృత్వంలోని పరిశోధనా బృందాలతో కలిసి పనిచేసింది. యూనివర్శిటీ డి పికార్డీలో CNRS ప్రయోగశాల భాగం జూల్స్ వెర్న్, అమియన్స్ ఫ్రాన్స్‌లో, మరియు ప్రాజెక్ట్‌పై ప్రయోగాత్మక పని కోసం ఇన్‌స్టిట్యూట్ డి చిమీ డి లా మాటియర్ కండెన్సీ డి బోర్డియక్స్, యూనివర్శిటీ డి బోర్డియక్స్, బోర్డియక్స్, ఫ్రాన్స్. ఇది ప్రయోగాత్మక ధ్రువీకరణ ద్వారా సైద్ధాంతిక నమూనాను అనుమతించింది.
పరిశోధకులు కొత్త పదార్థాన్ని ఉపయోగించి బ్యాటరీ నమూనాను సృష్టించారు, Naxవి2(PO4)3గణనీయమైన శక్తి నిల్వ మెరుగుదలలను ప్రదర్శిస్తోంది. నాxవి2(PO4)3“Na సూపర్యోనిక్ కండక్టర్స్” లేదా NaSICONలు అని పిలువబడే సమూహంలో భాగం, ఛార్జింగ్ మరియు డిశ్చార్జింగ్ సమయంలో సోడియం అయాన్‌లు బ్యాటరీ లోపలికి మరియు వెలుపలికి సాఫీగా కదలడానికి వీలుగా రూపొందించబడింది.
ఇప్పటికే ఉన్న పదార్ధాల వలె కాకుండా, ఇది సోడియంను నిర్వహించడానికి ఒక ప్రత్యేకమైన మార్గాన్ని కలిగి ఉంది, ఇది ఒకే-దశ వ్యవస్థగా పని చేయడానికి అనుమతిస్తుంది. సోడియం అయాన్‌లను విడుదల చేయడం లేదా తీసుకోవడం వల్ల ఇది స్థిరంగా ఉంటుందని దీని అర్థం. ఇది నాసికాన్ ఛార్జింగ్ మరియు డిశ్చార్జింగ్ సమయంలో స్థిరంగా ఉండటానికి అనుమతిస్తుంది, అయితే 3.7 వోల్ట్ల నిరంతర వోల్టేజ్ మరియు సోడియం మెటల్‌ను పంపిణీ చేస్తుంది, ఇది ఇప్పటికే ఉన్న మెటీరియల్‌లలోని 3.37 వోల్ట్ల కంటే ఎక్కువ.
ఈ వ్యత్యాసం చిన్నదిగా అనిపించినప్పటికీ, ఇది బ్యాటరీ యొక్క శక్తి సాంద్రతను లేదా దాని బరువు కోసం ఎంత శక్తిని నిల్వ చేయగలదో గణనీయంగా పెంచుతుంది. దాని సామర్థ్యానికి కీలకం వెనాడియం, ఇది బహుళ స్థిరమైన స్థితులలో ఉంటుంది, ఇది మరింత శక్తిని కలిగి ఉండటానికి మరియు విడుదల చేయడానికి అనుమతిస్తుంది.
“నిరంతర వోల్టేజ్ మార్పు ఒక ముఖ్య లక్షణం” అని కనెపా చెప్పారు. “ఎలక్ట్రోడ్ స్థిరత్వాన్ని రాజీ పడకుండా బ్యాటరీ మరింత సమర్ధవంతంగా పని చేయగలదని దీని అర్థం. సోడియం-అయాన్ టెక్నాలజీకి ఇది గేమ్-ఛేంజర్.”
స్థిరమైన భవిష్యత్తు కోసం అవకాశాలు
ఈ పని యొక్క చిక్కులు సోడియం-అయాన్ బ్యాటరీలకు మించి విస్తరించాయి. Na సృష్టించడానికి ఉపయోగించే సంశ్లేషణ పద్ధతిxవి2(PO4)3 ఆధునిక శక్తి నిల్వ సాంకేతికతలకు కొత్త అవకాశాలను తెరిచి, సారూప్య రసాయన శాస్త్రాలతో ఇతర పదార్థాలకు వర్తించవచ్చు. ఇది మరింత సరసమైన, స్థిరమైన బ్యాటరీల నుండి మా పరికరాలకు శక్తినిచ్చే ప్రతిదానిపై ప్రభావం చూపుతుంది, ఇది క్లీనర్ ఎనర్జీ ఎకానమీకి మారడంలో మాకు సహాయపడుతుంది.
“శక్తి నిల్వ కోసం స్వచ్ఛమైన, స్థిరమైన పరిష్కారాలను కనుగొనడం మా లక్ష్యం” అని కానెపా చెప్పారు. “సోడియం-అయాన్ బ్యాటరీలు ఖర్చుతో కూడుకున్నవి మరియు పర్యావరణ అనుకూలమైనవి అయితే ఆధునిక సాంకేతికత యొక్క అధిక-శక్తి డిమాండ్లను తీర్చగలవని ఈ పదార్థం చూపిస్తుంది.”
ఈ పని ఆధారంగా ఒక పేపర్ నేచర్ మెటీరియల్స్ జర్నల్‌లో ప్రచురించబడింది. జిలియాంగ్ వాంగ్, కానెపా యొక్క పూర్వ విద్యార్థి మరియు ఇప్పుడు నార్త్‌వెస్ట్రన్ విశ్వవిద్యాలయంలో పోస్ట్‌డాక్టోరల్ ఫెలో, మరియు ఫ్రెంచ్ పరిశోధకుల మాజీ విద్యార్థి మరియు ఇప్పుడు దక్షిణ కొరియాలోని Samsung SDIలో స్టాఫ్ ఇంజనీర్ అయిన సుంక్యూ పార్క్ ఈ ప్రాజెక్ట్‌లో చాలా వరకు పనిచేశారు.
