Framtidens Industri 1
AKTUELL T NATRIUM - en del av en hållbar batteril
ösning? Natrium är en av världens vanligaste metaller och huvudingrediens i såväl havsvatten som bordssalt. I framtiden kan natriumjoner även vara en del av en hållbar batterilösning. Med hjälp av en ny typ av grafen har Chalmersforskare lyckats skapa ett elektrodmaterial som gör att natriumjonbatterier kan få så hög kapacitet att de kan matcha dagens litiumjonbatterier. Av Marcus Folino och Mia Halleröd Palmgren Trots att litiumjoner fungerar bra för energilagring är metallen litium dyr och riskerar att bli en bristråvara. Natrium, å andra sidan, är en av världens vanligaste och mest prisvärda metaller. Det gör natriumjonbatterier till ett intressant och hållbart alternativ för att minska behovet av bristråvaror. Den stora utmaningen är att lyckas höja batterikapaciteten. Underlättar energilagringen Med dagens teknik kan natriumjonbatterier inte konkurrera med litiumjonceller. En begränsande faktor är att den ena batteri8 polen, anoden, utgörs av grafit, som är staplade lager av grafen. De elektriskt laddade partiklarna, jonerna, rör sig in och ut mellan grafenskikten och lagrar energi. Natriumjoner är större än litiumjoner och beter sig även lite annorlunda. Det gör att de inte kan lagra energi på ett effektivt sätt i den grafitstruktur som finns i dagens litiumjonbatterier. Där har Chalmersforskarna nu löst problemet med hjälp av den nya grafen-typen. De har lagt till molekyler som fungerar som små distansklossar för att underlätta för jonerna. – För att skapa ett bra interaktionsFRAMTIDENS INDUSTRI 5 2021 utrymme för natriumjonerna har vi lagt till en molekyl på ena sidan av varje grafenlager och därmed skapat ett nytt material av typen janusgrafen. När lagren staplas skapar molekylen ett avstånd mellan skikten, vilket resulterar i en betydligt högre kapacitet, säger forskaren Jinhua Sun vid institutionen för industri- och materialvetenskap vid Chalmers. Tio gånger så hög energikapacitet Som regel är kapaciteten för natriuminlagring i elektrodens grafit cirka 35 milliamperetimmar per gram (mAh g-1). Det är mindre