به گفته محققان آزمایشگاه ملی پن و ایالت اقیانوس آرام شمال غربی (PNNL) ، یک ساختار تازه کشف شده از ماده مبتنی بر سدیم اجازه می دهد تا از این مواد به عنوان الکترولیت در باتری های حالت جامد استفاده شود. این تیم با استفاده از یک روش تکراری طراحی شده ، مواد را تنظیم می کند که امیدوارند سال ها از زمان تحقیقات تا استفاده روزمره را اصلاح کند.

الکترولیت ، یکی از سه بخش اصلی یک باتری ، وظیفه انتقال یونهای شارژ شده را در یک باتری حالت جامد را بر عهده دارد. این یک جریان الکتریکی را ایجاد می کند که دو قسمت دیگر باتری یعنی آند و کاتد در یک مدار متصل شوند.

اکثر باتری های قابل شارژ در تلفن های هوشمند ، رایانه ها و سایر الکترونیکی های مصرفی از یک الکترولیت مایع با پایه لیتیوم استفاده می کنند .

دونگهای وانگ ، دانشیار مهندسی مکانیک ، پن پن ایالت ، گفت: "الکترولیت های مایع دارای ایمنی هستند زیرا قابل اشتعال هستند." "این عامل محرک ما بوده است تا بتوانیم ماده خوبی را برای استفاده در باتری های حالت جامد پیدا کنیم ."

مواد جدید این تیم از سدیم ، فسفر ، قلع و گوگرد تشکیل شده است و از نوع کریستالی چهار ضلعی برخوردار است. این نقایص یا فضاهایی وجود دارد که اتم های سدیم ، قلع و گوگرد در آن وجود داشته باشد و این باعث انتقال یون ها می شود.

از آنجا که سدیم بسیار بیشتر از لیتیوم است ، باتری یون سدیم به طور بالقوه می تواند به مراتب ارزانتر از باتری یون لیتیوم تولید کند. این مواد همچنین برای استفاده امن تر خواهند بود.

Zhaoxin Yu ، محقق فوق دکترا در مهندسی مکانیک و هسته ای ، پن پن ایالت گفت: "مواد ما دارای یک پنجره ولتاژ گسترده و همچنین پایداری حرارتی بالا است ." وی گفت: "هنگامی که الکترولیت های مایع را تا 150 درجه سانتیگراد (302 درجه فارنهایت) گرم می کنید ، آنها آتش می گیرند یا گرمای زیادی را آزاد می کنند که می تواند به باتری یا دیگر قطعات الکترونیکی آسیب برساند. مواد ما تا 400 درجه سانتیگراد (752 درجه فارنهایت) عملکرد خوبی دارند. ""

این تیم در Nano Energy گزارش داده است که مواد آنها دارای هدایت یونی در دمای اتاق در حدود یک دهم از الکترولیت های مایع مورد استفاده در باتری های امروز هستند. آنها گفتند که کشف مهم ، تنظیم خاص نقص موجود در ساختار بلوری است.

ژائوکسین یو ، محقق فوق دکترا در مهندسی مکانیک و هسته ای ، اجزای یک باتری را جمع می کند. اعتبار: ایالت پن
Shun-Li Shang ، استاد تحقیقات در علوم و مهندسی مواد ، پن پن ایالت گفت: "کشف ما از این ساختار جدید از این ماده به ما نشان می دهد که مسیری برای ایجاد خانواده جدیدی از رساناهای پیشرفته یونی سدیم یون سدیم وجود دارد ."

این تیم این باتری جدید را در آزمایشگاه وانگ که بخشی از مرکز فناوری باتری و ذخیره انرژی انرژی پن ایالتی است ، ایجاد و آزمایش کردند . این تیم با استفاده از فرآیند طراحی مشارکتی خود ، توانسته است چگونگی تأثیرگذاری سازندهای مختلف کریستال و همچنین عدم تناقضات موجود در مواد را بر عملکرد آن تأثیر بگذارد.

زی-کوئی لیو ، استاد برجسته علم و مهندسی مواد ، پن پن ایالت گفت: "اگر این مجموعه ابزار را ندارید ، دستیابی به موفقیت دشوار خواهد بود ." "رویکرد ما که هم از محاسبات و هم از آزمایش ها استفاده می کند به ما اجازه می دهد تا دلیل عملکرد متفاوت مواد را تجزیه و تحلیل کنیم. این امر باعث می شود تا مراحل بعدی طراحی سریع تر شود زیرا ما می دانیم برای تقویت حمل و نقل یونی چه چیزی را باید کنترل کنیم."