ما هي بطارية نا؟

بطارية أيون الصوديوم (Sodium-ion Battery) هي بطارية ثانوية (بطارية قابلة لإعادة الشحن)، تعتمد بشكل أساسي على أيونات الصوديوم للتنقل بين الأقطاب الكهربائية الموجبة والسالبة للعمل، على غرار مبدأ عمل بطاريات الليثيوم أيون. واحدة من أفضل عشر تقنيات ناشئة في مجال الكيمياء عام 2022.

مبدأ العمل

أثناء عملية الشحن والتفريغ، يتم دمج Na plus وفصله ذهابًا وإيابًا بين القطبين: عند الشحن، يتم فصل Na plus من القطب الموجب ودمجه في القطب السالب من خلال المنحل بالكهرباء؛ والعكس صحيح عند التفريغ.

تقوم بطارية أيون الصوديوم 18650 الجديدة بتخزين الكهرباء وإطلاقها بمساعدة نقل أيون الصوديوم بدلاً من أيون الليثيوم.

المزايا التقنية

وقد وضع الباحثون هذه المادة بالذات باعتبارها سرًا تجاريًا، ويشير الباحث المشارك في LITEN Loïc Simonin إلى أن "كثافة الطاقة الخاصة بها قابلة للمقارنة ببطاريات الليثيوم أيون مثل فوسفات حديد الليثيوم".

مادة القطب الكهربائي المستخدمة في بطاريات أيونات الصوديوم هي في الأساس ملح الصوديوم، وهو أكثر وفرة وأرخص من ملح الليثيوم. نظرًا لأن أيونات الصوديوم أكبر من أيونات الليثيوم، فإن بطاريات أيونات الصوديوم تعد بديلاً فعالاً من حيث التكلفة عندما لا تكون متطلبات الوزن وكثافة الطاقة مرتفعة.

بالمقارنة مع بطاريات أيون الليثيوم، تتمتع بطاريات أيون الصوديوم بالمزايا التالية:

(1) احتياطيات وفيرة من المواد الخام لملح الصوديوم، وانخفاض الأسعار، واستخدام مواد الكاثود القائمة على الحديد والمنغنيز والنيكل مقارنة بمواد الكاثود الثلاثي لبطارية الليثيوم أيون، يتم تقليل تكلفة المواد الخام بمقدار النصف؛

(2) نظرًا لخصائص ملح الصوديوم، يُسمح باستخدام إلكتروليت منخفض التركيز (نفس إلكتروليت التركيز، موصلية ملح الصوديوم أعلى بحوالي 20 بالمائة من إلكتروليت الليثيوم) لتقليل التكاليف؛

(3) لا تشكل أيونات الصوديوم سبائك مع الألومنيوم، ويمكن للقطب السالب استخدام رقائق الألومنيوم كمجمع للتيار، مما يمكن أن يؤدي إلى تقليل التكاليف بحوالي 8 بالمائة والوزن بحوالي 10 بالمائة؛

(4) نظرًا لأن بطاريات أيون الصوديوم لا تحتوي على خصائص التفريغ الزائد، يُسمح لبطاريات أيون الصوديوم بالتفريغ حتى صفر فولت. كثافة الطاقة لبطاريات أيونات الصوديوم أكبر من 100 وات ساعة/كجم، وهي قابلة للمقارنة ببطاريات ليثيوم فوسفات الحديد، ولكن ميزة التكلفة واضحة، ومن المتوقع أن تحل محل بطاريات الرصاص الحمضية التقليدية في تخزين الطاقة على نطاق واسع.