Η αναζήτηση εναλλακτικών λύσεων απέναντι στις μπαταρίες λιθίου αποκτά νέα δυναμική, χάρη σε μια σημαντική ανακάλυψη από το Helmholtz Institute Berlin (HZB). Οι ερευνητές του ινστιτούτου παρουσίασαν έναν καινοτόμο μηχανισμό αποθήκευσης για τις μπαταρίες ιόντων νατρίου, που υπόσχεται εξαιρετικά γρήγορη φόρτιση – ένα στοιχείο-κλειδί για τη μελλοντική ηλεκτροκίνηση.
Η μελέτη, με επικεφαλής τον καθηγητή Philipp Adelhelm, έδειξε ότι η λεγόμενη "συν-παρεμβολή" (co-intercalation) νατρίου και μορίων διαλύτη σε καθοδικά υλικά μπορεί όχι μόνο να είναι αναστρέψιμη αλλά και να πραγματοποιείται με ταχύτητα, χωρίς σημαντικές απώλειες χωρητικότητας. Έτσι, κάτι που μέχρι πρότινος θεωρούνταν καταστροφικό για τη σταθερότητα μιας μπαταρίας, αποδεικνύεται ότι μπορεί να ενισχύσει την απόδοση και να ανοίξει τον δρόμο για νέες γενιές κυψελών νατρίου-ιόντων.
Σε αντίθεση με τις κλασικές μπαταρίες ιόντων λιθίου, όπου τα ιόντα εισχωρούν μεμονωμένα στις δομές των ηλεκτροδίων, η μέθοδος της συν-παρεμβολής επιτρέπει στα ιόντα να κινούνται μαζί με τα μόρια του διαλύτη. Το αποτέλεσμα; Αντί για ταχεία υποβάθμιση, ορισμένα καθοδικά υλικά εμφανίζουν "σχεδόν υπερπυκνωτικές" ταχύτητες αντίδρασης, διατηρώντας παράλληλα υψηλή σταθερότητα.
Η ερευνητική ομάδα, σε συνεργασία με διεθνείς φορείς, μελέτησε για τρία χρόνια θειούχα μεταλλικά υλικά ως πιθανούς υποδοχείς για το νέο μηχανισμό. Με πειράματα σε συγχροντρόνιο στο DESY (Γερμανία) και εκτεταμένες ηλεκτροχημικές δοκιμές, εντόπισαν παραμέτρους που μπορούν να προβλέψουν τη συμπεριφορά συν-παρεμβολής σε μελλοντικά υλικά.
Όπως εξήγησε η Δρ. Yanan Sun, η ανακάλυψη αυτή διαφοροποιείται σημαντικά από τις προηγούμενες έρευνες σε ανόδους γραφίτη, όπου η συν-παρεμβολή είχε παρατηρηθεί αλλά δεν μπορούσε να αξιοποιηθεί αποτελεσματικά σε καθόδους. Τώρα, οι ερευνητές δείχνουν ότι οι καθόδοι μπορούν όχι μόνο να διατηρήσουν τη χωρητικότητα, αλλά και να φορτίζουν με εντυπωσιακή ταχύτητα.
Για την αυτοκινητοβιομηχανία, η σημασία της εξέλιξης είναι προφανής. Οι μπαταρίες νατρίου-ιόντων θεωρούνται μια πολλά υποσχόμενη και πιο οικονομική λύση από το λίθιο, ιδίως σε αγορές που επιδιώκουν μείωση κόστους και μεγαλύτερη ενεργειακή ανεξαρτησία. Η δυνατότητα ταχείας φόρτισης θα μπορούσε να καταστήσει τα ηλεκτρικά οχήματα με μπαταρίες νατρίου μια ρεαλιστική εναλλακτική στο άμεσο μέλλον, περιορίζοντας την εξάρτηση από τις ακριβές πρώτες ύλες.
Όπως σχολίασε ο καθηγητής Adelhelm, "η έρευνα σε αυτή την κατεύθυνση ήταν ριψοκίνδυνη, επειδή αμφισβητούσε την καθιερωμένη γνώση γύρω από τις μπαταρίες. Η στήριξη του Ευρωπαϊκού Συμβουλίου Έρευνας ήταν καθοριστική για να τολμήσουμε".
Η νέα τεχνολογία ανοίγει τον δρόμο ώστε, στο μέλλον, τα EV να φορτίζουν γρηγορότερα, με μπαταρίες που βασίζονται σε πιο φθηνές και διαθέσιμες πρώτες ύλες – μια εξέλιξη που μπορεί να αλλάξει τους κανόνες του παιχνιδιού στην ηλεκτροκίνηση.
