Pasauliui einant link švarios energijos gamybos, be abejonės padidės švarių baterijų poreikis transportavimui. Kol kas efektyviausias mūsų sprendimas yra ličio jonų baterijos, tačiau jos turi daug trūkumų. Natrio jonų baterijos turi didžiulį potencialą kaip alternatyvą, tačiau jų technologija mokslininkams kelia daug galvos skausmo. Dabar Ženevos universiteto mokslininkai mano, kad jie juos išsprendė.
Ličio jonų akumuliatorių problemos buvo aptarta daug kartų. Jie nėra labai saugūs, nes jų skystas elektrolitas gali užsidegti įvairių avarijų metu. Be to, pats ličio yra gana mažoje Žemės dalyje. Mokslininkai teigia, kad ateityje tai sukels tokias pačias geopolitines problemas, kaip dabar nafta. Galiausiai, tobulėjant technologijoms, visada turime ieškoti geresnių sprendimų.
Natris, ličio kaimynas periodinėje elementų lentelėje, yra geras kandidatas pakeisti šį retą ir taurų metalą. Visur turime daug natrio. Bent jau teoriškai natrio jonų baterijos galėtų būti saugesnės ir galingesnės, jei būtų naudojamas kietas elektrolitas. Tačiau yra viena problema - natris yra sunkesnis už ličio, todėl jam sunku praeiti pro elektrolitą.
Dar 2013–2014 m. Japonijos ir Amerikos mokslininkai atrado, kad hidroboratai gali būti puikūs elektrolitai natrio baterijoms, tačiau tik pasiekus 120 C temperatūrą.. Šios temperatūros yra tiesiog nepriimtinai aukštos kasdieninėms baterijoms, tačiau Ženevos mokslininkai, dešimtmečius dirbantys su hidroboratais, matė šios problemos sprendimą.
Ženevos kristalografai (kristalų chemikai) pradėjo gerinti hidroborato elektrolitą ir pasiekė puikių rezultatų.
"Mes galėjome naudoti hidroborato elektrolitą temperatūros diapazone nuo kambario temperatūros iki 250 C, nesijaudindami dėl saugumo", - sakė projekto vadovas Radovan Cerny.
Tyrėjai taip pat palankiai įvertino tai, kad jų kuriamos natrio jonų baterijos bus dar galingesnės.
Kaip tyrėjai tai padarė? Atsakymas į šią mįslę buvo rastas chaose. Kristalografai supainiojo paprastai tvarkingą hidroboratų sudėtį, sukurdami boro ir neigiamai įkrauto vandenilio sferas. Tarpai tarp jų buvo pakankamai dideli, kad teigiamai įkrauti natrio jonai galėtų judėti tarp vieno elektrodo ir kito. Mišri formulė, nors ir neveiksminga, leidžia natrio jonams laisvai judėti.
Tyrėjai teigia, kad jie kuria idealią bateriją, pagrįstą kietu elektrolitu, turinčiu netobulą struktūrą. Prieš gaminant ir išbandant tokias baterijas, dar reikia daug nuveikti. Tačiau pirmieji rezultatai yra tikrai geri. Natrio jonų baterijos gali pakeisti ličio jonų elementus, todėl jos yra saugesnės, pigesnės ir ekologiškesnės.