Politechnika Warszawska
Politechnika Warszawska Uczelnia Badawcza

Naukowcy z PW rozwijają badania nad bateriami sodowo-jonowymi

Zdjęcie SEM nanokrystalizowanej próbki o znacznie poprawionej przewodności elektrycznej wykonane przy dużym powiększeniu (100 kX).

Zdjęcie SEM nanokrystalizowanej próbki o znacznie poprawionej przewodności elektrycznej wykonane przy dużym powiększeniu (100 kX).

Akumulatory sodowe typu Na-ion z biegiem lat cieszą się coraz większym zainteresowaniem, m.in. ze względu na niski koszt ich produkcji i łatwość w pozyskiwaniu surowców. Niestety, z powodu ich kiepskiej żywotności i niesatysfakcjonującej pojemności elektrochemicznej nadal nie stanowią pełnoprawnej alternatywy dla najpopularniejszych i drogich ogniw litowo-jonowych. Naukowcy z PW pracują nad rozwiązaniem tego problemu. Ich projekt badawczy realizowany jest w ramach grantu badawczego ENERGYTECH-1.

Chociaż technologia wykorzystywana w bateriach sodowo-jonowych nie jest czymś nowym, to prace nad jej udoskonaleniem trwają już od co najmniej dekady. Jednocześnie już wcześniej w Zakładzie Joniki Ciała Stałego Wydziału Fizyki PW wykonano liczne badania związane z analizą procesu nanokrystalizacji szklistych analogów materiałów katodowych do baterii litowych, m.in. wanadanowo-fosforanowych i litowo-żelazowo-wanadanowo-fosforanowych. Dzięki zastosowaniu odpowiedniej obróbki termicznej tych związków uzyskano wysokoprzewodzące próbki nanokrystaliczne bez zastosowania dodatków z różnych form węgla, który jest standardowo dodawany, a który prowadzi do obniżenia pojemności elektrochemicznej baterii. Aktualnie weryfikowana jest możliwość zastosowania tej techniki w przypadku materiałów do baterii sodowych.

Na2VFe2(PO4)3: Zależności temperaturowe przewodności elektrycznej podczas ogrzewania i późniejszego schłodzenia próbek początkowo szklistych.

Na2VFe2(PO4)3: Zależności temperaturowe przewodności elektrycznej podczas ogrzewania i późniejszego schłodzenia próbek początkowo szklistych.

– W ramach badań zoptymalizowaliśmy warunki syntezy trzech związków typu alluaudytu, zawierających różne kombinacje metali przejściowych: żelaza, wanadu i manganu – wyjaśnia dr hab. inż. Tomasz K. Pietrzak z Wydziału Fizyki PW. – W efekcie otrzymaliśmy nanomateriały o wysokiej czystości fazowej. Wśród nich najlepiej przewodzącym okazał się związek o składzie Na2VFe2(PO4)3.. Jego przewodność w temperaturze pokojowej wyniosła 0,6 mS/cm – mówi dr hab. Pietrzak.

Jednak to nie koniec prac. Grupa młodych naukowców nie spoczywa na laurach i w ramach dalszych prac planują wykonanie prototypowych ogniw sodowych z syntezowanymi materiałami pełniącymi rolę katod, które zostaną poddane charakteryzacji elektrochemicznej.

W ramach grantu badawczego naukowcy z Wydziału Fizyki nawiązali współpracę z Wydziałem Fizyki Uniwersytetu Wileńskiego. Projekt realizowany jest razem z Wydziałem Chemicznym PW, którego wsparcie będzie niezbędne przy składaniu prototypowych ogniw elektrochemicznych.

Publikacja na temat wyników badań w czasopiśmie Materials.

 

 

Projekt "Nanomateriały typu NASICON-u oraz alludytu jako katody do baterii sodowych" jest finansowany w ramach grantu badawczego Centrum Badawczego POB Konwersja i magazynowanie energii projektu "Uczelnia Badawcza - Inicjatywa Doskonałości", który realizowany jest na Politechnice Warszawskiej.

Skład zespołu badawczego:

dr hab. inż. Tomasz Karol Pietrzak,  dr hab. inż. Aldona Zalewska, profesor uczelni, mgr inż. Maciej Nowagiel, inż. Mateusz Samsel

Źródło informacji: materiały nadesłane przez dra inż. Tomasza Karola Pietrzaka.