Natrium som alternativ till litium i elbilar

Forskare från USA utforskar intresset för natrium som en potentiell ersättning för det dyra litiumet i elbilsbatterier. Faktum är att elbilar med natriumbatterier redan finns på vägarna, men en stor utmaning kvarstår: energidensiteten hos natriumbatterier är fortfarande låg, vilket gör att de kräver mer plats och vikt för att leverera nödvändig kapacitet.

Nu har forskare vid Princeton-universitetet presenterat ett natrium-jonbatteri som kan överträffa de tidigare kapaciteterna. Detta kan i sin tur leda till att elbilar med natriumbatterier får en avsevärt längre räckvidd inom de kommande åren. En annan fördel är att produktionskostnaderna för natriumbatterier ligger på endast 40 procent av kostnaden för litiumbatterier.

Enligt kemi-professor Mircea Dincă, som leder en forskargrupp som studerat natrium som ett möjligt substitut under flera år, finns natrium i stora mängder i olika salter och i havsvatten, vilket står i stark kontrast till det sällsynta litiumet. Det kinesiska företaget CATL, världens största batteritillverkare, har nyligen också visat upp sina natriumbatterier.

Likt litium är natrium ett reaktivt alkalimetall, vilket gör det utmärkt för ionbyte. Dincă-gruppens forskare har arbetat för att optimera katodens struktur. De har även experimenterat med ett material vid namn Bis-Tetraamino-Benzochinon (TAQ), vilket används för att ersätta kobalt i katoden och därmed är både kostnadseffektivt och mer hållbart. TAQ har också hög motståndskraft mot extrema temperaturer, luft och fukt, liksom lång livslängd.

Som bindemedel mellan natrium och TAQ-kristaller har Dincă-gruppen använt kolnanorör, vilket bidrar till effektiv laddning och urladdning. Således har de lyckats uppnå en nästan 100-procentig användning av det aktiva materialet och teoretiskt maximera kapaciteten. Det planerade batteriet har den högsta energidensiteten i förhållande till vikten och kan därmed konkurrera med de bästa materialen på marknaden.