Onilliklər ərzində elm adamları litium-ion batareyalardan asılılığımızı aradan qaldırmağın yollarını axtarırdılar. Bu ənənəvi, təkrar doldurulan batareyalar, noutbuklardan tutmuş cib telefonlarına və elektrik avtomobillərinə qədər bugünkü ən çox yayılmış istehlakçı elektronikasına enerji verir. Lakin xam litium bahalıdır və tez-tez kövrək geosiyasi şəbəkələrdən əldə edilir.

Princeton Universitetinin Dincă Qrupu natrium-ion batareyaları hazırlamaq üçün üzvi, yüksək enerjili katod materialına əsaslanan maraqlı alternativ elan etdi və bu texnologiyanın təhlükəsiz, daha ucuz, daha dayanıqlı komponentlərlə kommersiyalaşdırılma ehtimalını artırdı.

Əsər Journal of the American Chemical Society jurnalında dərc olunub .

Alimlər natrium-ion batareyaları ilə müəyyən irəliləyiş əldə etsələr də, əngəllər əsasən onların aşağı enerji sıxlığına görə yaranır: Ölçülərinə nisbətən batareyanın işləmə müddəti daha qısadır. Çıxışa aid olan yüksək güc sıxlığı da onların performansına təsir göstərir. Yüksək enerji sıxlığına və yüksək güc sıxlığına eyni vaxtda nail olmaq alternativ batareyalar üçün davamlı problem olmuşdur.

Lakin Dincă Group tərəfindən irəli sürülən katod materialı, bis-tetraaminobenzoquinone (TAQ) adlanan qatlı üzvi bərk maddə, həqiqətən miqyaslana bilən texnologiyada həm enerji, həm də güc sıxlığı baxımından ənənəvi litium-ion katodları üstələyir.

Onların tədqiqatları elektrik nəqliyyat vasitələri ilə yanaşı məlumat mərkəzləri , elektrik şəbəkələri və kommersiya miqyaslı bərpa olunan enerji sistemləri kimi geniş miqyaslı enerji saxlama tətbiqləri üçün potensiala malikdir .

Alexander Stewart 1886-cı ildə kimya professoru Mircea Dinca dedi: “Hər kəs batareyalar kimi vacib bir şey üçün məhdud resursların olması ilə gələn çətinlikləri başa düşür və litium, şübhəsiz ki, bir sıra yollarla “məhdud” kimi təsnif edilir”.

“Bu materiallar üçün çoxşaxəli bir portfelə sahib olmaq həmişə daha yaxşıdır. Natrium sözün əsl mənasında hər yerdədir. Bizim üçün üzvi maddələr və dəniz suyu kimi həqiqətən zəngin qaynaqlarla hazırlanmış batareyaların arxasınca getmək bizim ən böyük tədqiqat arzularımızdan biridir.

“Enerji sıxlığı bir çox insanın ağlında olan bir şeydir, çünki siz bunu akkumulyatorda nə qədər şirə əldə etdiyinizə bərabər tuta bilərsiniz. Nə qədər çox enerji sıxlığınız varsa, avtomobiliniz onu doldurmaq məcburiyyətində qalmadan bir o qədər uzağa gedir. Biz çox qəti şəkildə cavab verdik ki, hazırladığımız yeni material ən böyük enerji sıxlığına malikdir, əlbəttə ki, kiloqrama görə ən yaxşı materiallarla rəqabət aparır.

“Həqiqətən dayanıqlı və sərfəli natrium ion katod və ya batareyanın yaradılmasında ön cəbhədə olmaq həqiqətən həyəcan vericidir.”

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=188&slotname=2793866484&adk=1121470953&adf=746485419&pi=t.ma~as.2793866484&w=750&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1740026824&rafmt=11&format=750×188&url=https%3A%2F%2Ftechxplore.com%2Fnews%2F2025-02-high-sodium-ion-cathode-paves.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTMzLjAuNjk0My45OSIsbnVsbCwwLG51bGwsIjY0IixbWyJOb3QoQTpCcmFuZCIsIjk5LjAuMC4wIl0sWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTMzLjAuNjk0My45OSJdLFsiQ2hyb21pdW0iLCIxMzMuMC42OTQzLjk5Il1dLDBd&dt=1740026823995&bpp=1&bdt=574&idt=39&shv=r20250213&mjsv=m202502130101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Dfdc40d724f2dca57%3AT%3D1735367325%3ART%3D1739953856%3AS%3DALNI_MYStQ6fUQQQLyo5Z7z1h-XhXcWBtA&gpic=UID%3D00000f80eacffadc%3AT%3D1735367325%3ART%3D1739953856%3AS%3DALNI_MYaOugky0UawScoidzfbXof3-N-iw&eo_id_str=ID%3De43bb863646b60b8%3AT%3D1735367325%3ART%3D1739953856%3AS%3DAA-AfjbQoPwZqH28q9IwcCLRSzzg&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=3621657838126&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=1&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=447&ady=1986&biw=1903&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=95344789%2C95350442%2C95347433%2C95350016&oid=2&pvsid=4432034730454506&tmod=1110872139&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=44

Nəzəri maksimum tutuma yaxınlaşmaq

Laboratoriya bir il əvvəl TAQ-ın üstünlüklərini ACS Central Science- da litium-ion batareyaları hazırlamaq üçün faydalı olduğunu ilk dəfə bildirdikdə vurğuladı . Tədqiqatçılar sadəcə olaraq onun potensialını araşdırmağa davam etdilər, xüsusən də TAQ-nın tamamilə həll olunmayan və yüksək keçirici olduğunu aşkar etdikdə, üzvi katod materialı üçün iki əsas texniki üstünlük. Katod bütün polarizasiyalı cihazların vacib komponentidir.

Beləliklə, onlar eyni materialdan, TAQ-dan istifadə edərək üzvi, natrium-ion batareyası yaratmağa çalışdılar. Tədqiqatçılar litium-ion texnologiyasından ötürülə bilməyən bir neçə dizayn prinsipini uyğunlaşdırmalı olduqları üçün proses təxminən bir il çəkdi .

Sonda nəticələr onların gözləntilərini üstələdi. Onların katodunun performansı nəzəri maksimum tutum kimi tanınan göstəriciyə yaxındır.

“Seçdiyimiz bağlayıcı, karbon nanoborular, TAQ kristalitləri və karbon qara hissəciklərinin qarışdırılmasını asanlaşdırır və homojen elektroda gətirib çıxarır” dedi Dincă Group Ph.D. və kağızın ilk müəllifi Tianyang Chen. “Karbon nanoborucuqları TAQ kristalitlərinin ətrafında sıx şəkildə sarılır və onları birləşdirir. Bu amillərin hər ikisi elektrod kütləsi daxilində elektron daşınmasını təşviq edir və demək olar ki, 100% aktiv materialdan istifadəyə imkan verir ki, bu da demək olar ki, nəzəri maksimum tutuma gətirib çıxarır.

“Karbon nanoboruların istifadəsi batareyanın sürət göstəricisini əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırır, bu o deməkdir ki, batareya eyni miqdarda enerjini daha qısa doldurma müddətində saxlaya bilər və ya eyni doldurma müddətində daha çox enerji saxlaya bilər.”

Çen bildirib ki, TAQ-ın katod materialı kimi üstünlükləri arasında onun hava və nəmə qarşı dayanıqlığı, uzun ömür müddəti, yüksək temperaturlara tab gətirmək qabiliyyəti və ətraf mühitə davamlılıq daxildir.

Daha çox məlumat: Tianyang Chen və digərləri, Layered Organic Cathode-dan Yüksək Enerjili, Yüksək Güclü Natrium-İon Batareyalar, Amerika Kimya Cəmiyyətinin jurnalı (2025). DOI: 10.1021/jacs.4c17713

Jurnal məlumatı: Amerika Kimya Cəmiyyətinin jurnalı , ACS Mərkəzi Elmi

Princeton Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir