Natriumioniakku
Natriumioniakku (NIB tai SIB engl. sodium-ion battery) on ladattava akku, joka käyttää natriumioneja (Na+) varauksen kantajina. Sen toimintaperiaate ja kennorakenne ovat samanlaiset kuin litiumioniakuissa (LIB), mutta ne käyttävät natriumioneja litiumionien sijaan. Kiinnostus natriumioniakkuja kohtaan alkoi kasvaa 2010- ja 2020-luvuilla johtuen suurelta osin useiden litiumioniakkuihin tarvittavien materiaalien epätasaisesta maantieteellisestä jakautumisesta, suurista ympäristövaikutuksista ja korkeista kustannuksista. Tärkeimmät näistä ovat litium, koboltti, kupari ja nikkeli, joita ei välttämättä tarvita natriumioniakuissa.[1] Natriumioniakkujen suurin etu on natriumin runsas esiintyminen maaperässä, mikä helpottaa materiaalien saatavuutta ja alentaa materiaalien hintaa.[2] Käyttöönottoon liittyviä haasteita ovat esimerkiksi alhainen energiatiheys ja liian lyhyt elinikä.[3]
Natriumioniakkuja käyttäviä sähköajoneuvoja ei toistaiseksi ole kaupallisesti saatavilla. Vuonna 2022 maailman suurin akkuvalmistaja CATL ilmoitti kuitenkin aloittavansa natriumioniakkujen massatuotannon ja helmikuussa 2023 kiinalainen HiNa Battery Technology Co., Ltd. sijoitti 140 Wh/kg natriumioniakun ensimmäistä kertaa sähköiseen testiautoon[4].
Historia[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]
Natriumioniakku kehitettiin 1970-luvulla ja 1980-luvun alussa. 1990-luvun alkaessa litiumioniakut olivat kuitenkin osoittaneet enemmän kaupallista potentiaalia, mikä tyrehdytti kiinnostuksen natrium-ioni-akkuja kohtaan.[5][6] 2010-luvun alussa kiinnostus lähti uudelleen nousuun johtuen suurelta osin litiumioniakkujen raaka-aineiden kallistumisesta.[5]
Toimintaperiaate[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]
Natriumioniakkukennot koostuvat katodista, anodista ja nestemäisestä elektrolyytistä. Katodimateriaalit sisältävät natriumia, joka voidaan poistaa materiaalin kiderakenteesta ilman että rakenne romahtaa. Anodimateriaalit eivät välttämättä sisällä natriumia, mutta niiden täytyy pystyä vastaanottamaaan natriiumioneja ilman suuria rakennenmuutoksia. Elektrolyytti sisältää dissosioituneita natriumsuoloja polaarisissa proottisissa tai aproottisissa liuottimissa. Kun akkua ladataan, natriumionit siirtyvät katodilta anodille, ja samanaikaisesti elektronit kulkevat ulkoisen piirin kautta niin ikää katodilta anodille. Purkauksen aikana prosessi on päinvastainen.
Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]
- ↑ Peters, Jens F, Peña Cruz, Alexandra & Weil, Marcel: Exploring the Economic Potential of Sodium-Ion Batteries. Batteries, 2019, 5. vsk, nro 1. doi:10.3390/batteries5010010. Artikkelin verkkoversio. (englanniksi)
- ↑ Abraham, K. M.: How Comparable Are Sodium-Ion Batteries to Lithium-Ion Counterparts?. ACS Energy Letters, 2020, 11. vsk, nro 5, s. 3544–3547. doi:10.1021/acsenergylett.0c02181. Artikkelin verkkoversio. (englanniksi)
- ↑ Walter, Marc, Kovalenko, Maksym V. & Kravchyk, Kostiantyn V.: Challenges and benefits of post-lithium-ion batteries. New Journal of Chemistry, 2020, 44. vsk, nro 5. doi:10.1039/C9NJ05682C. Artikkelin verkkoversio. (englanniksi)
- ↑ Hina Battery becomes 1st battery maker to put sodium-ion batteries in EVs in China CnEVPost. 23.2.2023. Viitattu 8.6.2023. (englanniksi)
- ↑ a b Hwang, Jang-Yeon, Myung, Seung-Taek & Sun, Yang-Kook: Sodium-ion batteries: present and future. Chemical Society Reviews, 2017, 46. vsk, nro 12, s. 3529 - 3614. PubMed:28349134. doi:10.1039/C6CS00776G. ISSN 1460-4744. Artikkelin verkkoversio. (englanniksi)
- ↑ Yabuuchi, Naoaki, Kubota, Kei, Dahbi, Mouad & Komaba, Shinichi: Research Development on Sodium-Ion Batteries. Chemical Reviews, 2014, 114. vsk, nro 23. PubMed:25390643. doi:10.1021/cr500192f. ISSN 0009-2665. Artikkelin verkkoversio. (englanniksi)