Ko se svet premika k proizvodnji čiste energije, se bo potreba po čistih baterijah za prevoz nedvomno povečala. Zaenkrat najučinkovitejša rešitev, ki jo imamo, so litij-ionske baterije, ki pa imajo veliko pomanjkljivosti.
Natrijeve ionske baterije imajo izjemen potencial kot alternativo, vendar njihova tehnologija znanstvenikom povzroča veliko preglavic. Zdaj raziskovalci na univerzi v Ženevi verjamejo, da so jih rešili.
Težave z litij-ionsko baterijo razpravljali več kot enkrat. Niso zelo varni, ker se njihov tekoči elektrolit lahko vname v različnih nesrečah. Poleg tega je litij sam na dokaj majhnem delu Zemlje. Znanstveniki pravijo, da bo to v prihodnosti pomenilo enake geopolitične težave kot nafta zdaj. Nazadnje, ob napredku tehnologije moramo vedno iskati boljše rešitve.
Natrij, sosed litija v periodnem sistemu elementov, je dober kandidat za zamenjavo te redke in plemenite kovine. Povsod imamo veliko natrija. Vsaj teoretično bi bile natrijeve ionske baterije lahko varnejše in močnejše, če bi uporabili trden elektrolit. Vendar pa obstaja ena težava - natrij je težji od litija, zaradi česar je težko preiti skozi elektrolit.
Že v letih 2013-2014 so japonski in ameriški znanstveniki odkrili, da so hidroborati lahko odlični elektroliti za natrijeve baterije, vendar šele potem, ko dosežejo temperaturo 120 C. Te temperature so za vsakodnevne baterije preprosto nesprejemljivo visoke, vendar so raziskovalci v Ženevi, ki že desetletja delajo s hidroborati, našli rešitev za to težavo.
Ženevski kristalografi (kristalni kemiki) so začeli izboljševati hidrobolni elektrolit in dosegali odlične rezultate.
"Hidroboratni elektrolit smo lahko uporabili v temperaturnem območju od sobne temperature do 250 C brez kakršnih koli varnostnih pomislekov," je povedal Radovan Cerny, vodja projekta.
Raziskovalci so pozdravili tudi dejstvo, da bodo natrijeve ionske baterije, ki jih razvijajo, še močnejše.
Kako so raziskovalci to storili? Odgovor na to uganko je našel v kaosu. Kristalografi so zamenjali običajno gladko sestavo hidroboratov, tako da so ustvarili krogle bora in negativno nabitega vodika. Vrzeli med njima so bile dovolj velike, da so se pozitivno nabiti natrijevi ioni lahko premikali med eno in drugo elektrodo. Mešana formulacija, čeprav neučinkovita, omogoča natrijevim ionom prosto gibanje.
Raziskovalci pravijo, da razvijajo idealno baterijo, ki temelji na trdnem elektrolitu z nepopolno strukturo. Pred izdelavo in preizkusom takšnih baterij je še veliko dela. Toda prvi rezultati so res dobri.
Natrijeve ionske baterije lahko nadomestijo litij-ionske celice, zaradi česar so varnejše, cenejše in okolju prijaznejše.