باتری های سدیم جایگزینی برای لیتیوم

پایگاه خبری فولاد ایران- لیتیوم، باتری تلفن های کوچک و ماشین های الکتریکی دو تنی را تامین می کنند و تعداد فزاینده ای از سیستم های ذخیره سازی شبکه را تشکیل می دهند که جریان برق از نیروگاه های بادی و خورشیدی را هموار می کند. بدون آنها، برق رسانی مورد نیاز برای جلوگیری از بدترین اثرات گرمایش جهانی غیرقابل تصور خواهد بود.
اما باتری های لیتیوم یونی (Li-ion) نکات منفی دارند. لیتیوم کمیاب است و بهترین باتری‌های لیتیوم یون، آنهایی که کاتدهای لایه‌ای اکسید دارند، به کبالت و نیکل نیز نیاز دارند. این فلزات نیز کمیاب هستند و کبالت نیز مشکل ساز است. نوع دیگر باتری لیتیوم یون، به اصطلاح طرح پلی آنیونی که از فسفات آهن لیتیوم (lfp) استفاده می کند، نیازی به نیکل یا کبالت ندارد. اما چنین باتری هایی نمی توانند به اندازه باتری های اکسید لایه انرژی در هر کیلوگرم ذخیره کنند.
گروهی از شرکت‌ها به فکر یک جایگزین هستند: ساخت باتری با سدیم. برخلاف لیتیوم، سدیم فراوان است. بیشتر نمک موجود در اقیانوس ها را تشکیل می دهد. و شیمیدانان دریافته‌اند که کاتدهای اکسید لایه‌ای که از سدیم به جای لیتیوم استفاده می‌کنند، می‌توانند بدون کبالت یا نیکل به آنها نفوذ کنند. بنابراین ایده ساخت باتری های سدیم یون یا (Na-ion) در مقیاس در حال افزایش است. مهندسان در حال اصلاح طرح های مربوط هستند. کارخانه ها، به ویژه در چین، در حال رشد هستند. برای اولین بار از زمان آغاز انقلاب لیتیوم یون، جایگاه لیتیوم بر روی پایه الکتروشیمیایی به چالش کشیده شده است.
به گزارش فولاد ایران، لیتیوم و سدیم، اعضای گروهی به نام فلزات قلیایی، درست زیر هیدروژن در ستون اول جدول تناوبی قرار دارند. فلزات قلیایی به طور معروف واکنش پذیر هستند. (ریختن مقداری در آب باعث وزش زیادی می‌شود. برخی دیگر باعث انفجار می‌شوند.) این به این دلیل است که بیرونی‌ترین لایه الکترون‌هایی که هسته یک اتم فلز قلیایی را احاطه کرده‌اند، تنها یک اتم دارد. این الکترون‌های «ظرفیتی» به راحتی ریخته می‌شوند و یون‌های مثبت (کاتیون‌ها) ایجاد می‌کنند که می‌توانند با همتایان منفی (آنیون‌ها) مانند یون‌های هیدروکسیل مشتق شده از آب مرتبط شوند. نتایج ترکیباتی مانند هیدروکسید لیتیوم و کلرید سدیم هستند که بیشتر به عنوان نمک خوراکی شناخته می شوند.
با این حال، اگر الکترون های از دست رفته به جای پرش مستقیم به یک اتم همسایه یا گروهی از اتم ها، از طریق یک سیم به مقصد خود هدایت شوند، نتیجه یک سلول الکتروشیمیایی است.
در باتری‌های سدیم، کاتدهای لایه‌ای اکسید را می‌توان فقط با منگنز و آهن ساخت. باتری های سدیمی برای ذخیره سازی شبکه جذاب به نظر می رسند. اگرچه آنها همچنین باید با دیگر رویکردهای جدید مانند باتری های جریان وانادیوم رقابت کنند. رقبای اصلی آنها در بازارهای کامیون و کشتیرانی احتمالاً سلولهای سوختی هیدروژنی هستند، اما اینها یک فناوری آزمایش نشده هستند که برای تامین هیدروژن به زیرساختی هنوز ساخته نشده متکی هستند.
به هر حال، عامل تعیین کننده قیمت مواد خواهد بود. اگر اکتشاف برای لیتیوم، کبالت و نیکل به اندازه کافی معادن جدید ایجاد کند تا قیمت آنها را پایین نگه دارد، انگیزه پرداخت به دانشمندان و مهندسان برای افزایش مقدار انرژی در هر کیلوگرم که باتری‌های سدیم می‌توانند ذخیره کنند ممکن است از بین برود. اما اگر هزینه‌های آن فلزات بالا باقی بماند، آنگاه سدیم می تواند مورد استفاده قرار بگیرد.

منبع: اکونومیست