Mówimy bowiem o ponad 400 takich cyklach polegających na ładowaniu i rozładowywaniu tych urządzeń. Taki sukces jest niezwykle istotny, ponieważ dotychczas owe akumulatory wykazywały problem ograniczający ich szeroki stosowanie. Na czym polegał? Na spadku wydajności będącym pokłosiem pękania katody w czasie wspomnianych cykli.
Czytaj też: Błąd pomiarowy czy nowa fizyka? Sonda kosmiczna stawia naukę pod znakiem zapytania
Postępy dokonane przez naukowców zatrudnianych przez Departament Energii Stanów Zjednoczonych mogłyby wszystko zmienić. To z kolei powinno utorować drogę do uczynienia ich realną konkurencją dla zdecydowanie powszechniejszych wariantów litowo-jonowych. Te ostatnie, choć wyjątkowo popularne, też zmagają się z pewnymi ograniczeniami, dlatego inżynierowie szukają dla nich zamienników.
Podstawowa przewaga baterii sodowo-jonowych nad litowo-jonowymi wynika ze zdecydowanie większej dostępności sodu od litu. To z kolei powinno przełożyć się na niższe koszty produkcji oraz ograniczony negatywny wpływ na środowisko naturalne. Członkowie zespołu badawczego włożyli wiele wysiłku w badania nad nową katodą, która miałaby być pozbawiona dotychczasowych problemów.
Dzięki wprowadzonym zmianom naukowcy ze Stanów Zjednoczonych sprawili, że akumulatory sodowo-jonowe zachowują wysoką stabilność i wydajność energetyczną nawet po upływie ponad 400 cykli ładowania i rozładowywania
W składzie tego nowego elementu znalazły się pierwiastki pokroju niklu, kobaltu oraz manganu. Ich rozmieszczenie nie było równomierne, w efekcie czego na przykład nikiel wszedł w skład rdzenia, podczas gdy kobalt i mangan utworzyły powłokę. Tym sposobem rdzeń zapewnia wysoką pojemność magazynowania energii, natomiast powłoka prowadzi do stabilności strukturalnej w czasie ładowania i rozładowywania akumulatora.
I choć pierwsze wnioski płynące z testów nie nastrajały optymistycznie, to dość szybko pojawiły się pozytywne wieści. W toku eksperymentów ich autorzy zwrócili uwagę na pęknięcia tworzące się na granicy rdzenia i powłoki, a nawet w samym rdzeniu. Techniki rentgenowskie posłużyły inżynierom do rozpoznania źródła problemu.
Czytaj też: Elektryki Mercedesa z potężnym skokiem zasięgu. To zasługa nowego akumulatora
Okazało się, iż kluczowe jest tempo, w jakim katoda jest podgrzewana w czasie produkcji. Temperatury na tym etapie dochodziły do 600 stopni Celsjusza, dlatego bez wątpienia była mowa o ekstremalnym środowisku. Obniżając tempo tego nagrzewania naukowcy ze Stanów Zjednoczonych osiągnęli poprawę wydajności katody. Tym sposobem wykazała ona wysoką pojemność energetyczną na przestrzeni ponad 400 cykli ładowania i rozładowywania.
W obecnej formie możemy więc mówić o relatywnie wydajnych i pojemnych akumulatorach, których produkcja byłaby zdecydowanie tańsza niż ich litowo-jonowych odpowiedników. Gęstość energii tych baterii sodowo-jonowych już teraz jest podobna, jak w przypadku wyposażonych w katody litowo-żelazowo-fosforanowe, które stosuje się w akumulatorach litowo-jonowych.