📄 معروضة نسخة «بسيط» — «مبسّط» غير جاهزة بعد. أضفه إلى المفضّلة للمساعدة في تسريعها. اطلب التحليل الكامل

الصوديوم هو جار الليثيوم في الجدول الدوري، لكنه أكثر وفرة في القشرة الأرضية بمئات المرات وأرخص بكثير. لذلك يمكن لبطاريات الصوديوم أن تحل محل بطاريات الليثيوم في السيارات الكهربائية وأنظمة تخزين الطاقة. المشكلة أن الصوديوم أكبر حجمًا من الليثيوم، ويجد صعوبة أكبر في اختراق الشبكة البلورية للكاثود. المادة تتعب بسرعة، وتنخفض السعة.

حاول الكيميائيون في هذه الدراسة "تتبيل" الكاثود بخمسة معادن مختلفة دفعة واحدة: الكروم والموليبدينوم والألومنيوم والزركونيوم والنيكل. أضافوا كمية ضئيلة من كل معدن — في المجموع، شغلت هذه المعادن عُشر المواقع التي يشغلها الفاناديوم في البلورة فقط. لكن هذا كان كافيًا لجعل الشبكة أكثر صلابة وأيونات الصوديوم أكثر حركة.

النتيجة: الكاثود يعطي 119 مللي أمبير-ساعة لكل غرام عند الشحن البطيء، وعند الشحن السريع (10C) بعد 1000 دورة يحتفظ بـ 68% من سعته. الخلية الكاملة مع الكربون الصلب تنتج 326 واط-ساعة لكل كيلوغرام من الكاثود — وهذا مشابه لبطاريات الليثيوم الجيدة. قاس المؤلفون مدى سرعة انتشار أيونات الصوديوم داخل الكاثود: معامل الانتشار يقع في نطاق 10⁻¹¹–10⁻¹³ سم²/ث. هذا مثل سرعة مشاة في حشد — الأيونات تندفع بين الذرات، وإضافة المعادن توسع الممرات.

هذا النهج يفتح الطريق لبطاريات صوديوم رخيصة وطويلة العمر. بدلاً من الليثيوم الباهظ — ملح الطعام العادي، وبدلاً من الكوبالت والنيكل النادرين — معادن شائعة. إذا وصلت التكنولوجيا إلى المصانع، فستحصل السيارات الكهربائية ومزارع الطاقة الشمسية على بطاريات لا تعتمد على تقلبات أسعار الليثيوم العالمية.