Natriumioniakut (suola-akut)

Natriumioniakkujen edut

Raaka-aineiden saatavuus: Natriumia on toisin kuin litiumia runsaasti maapallolla ja se on laajalle levinnyt. Sitä esiintyy suurina määrinä merivedessä ja erilaisissa mineraaleissa, mikä vähentää riippuvuutta geopoliittisesti epävakaista alueista.
Ympäristöystävällisyys: Litiumin louhinta aiheuttaa usein merkittäviä ympäristövaikutuksia, kuten vedenkulutusta ja maaperän köyhtymistä. Natriumpohjaiset materiaalit voidaan louhia ja käsitellä ympäristöystävällisemmin.
Lämpöstabiilisuus: Natriumioniakut ovat yleensä paljon lämpöstabiilimpia kuin litiumioniakut. Ylikuumenemisen ja tulipalojen riskiä ei ole! Tämä on erityisen tärkeää sovelluksissa, joissa turvallisuus on ensisijaisen tärkeää – erityisesti veneissä, joita on vaikea sammuttaa.

Natriumioniakkujen haitat

Alhaisempi energiatiheys: Merkittävä natriumioniakkujen haittapuoli on niiden hieman alhaisempi energiatiheys verrattuna litium-rautafosfaattiakkuihin. LiFePO4-akuissa energiatiheys on noin 210 Wh/kg ja SIB-akuissa noin 160 Wh/kg. Tämä tarkoittaa, että NIB:t ovat vähemmän houkuttelevia sovelluksissa, joissa vaaditaan korkeaa energiatiheyttä, kuten sähköajoneuvoissa.
Suuremmat ja raskaammat kennot: Natriumionit ovat suurempia ja raskaampia kuin litiumakut, mikä voi johtaa raskaampiin ja suurempiin akkupaketteihin. Tämä voi olla ongelmallista sovelluksissa, joissa paino ja tila ovat ratkaisevia tekijöitä.

Suolaparistojen toimintaperiaate

Natriumioniakut toimivat samalla periaatteella kuin litiumioniakut. Perusero on kuitenkin siinä, että natriumionit (Na⁺) toimivat varauksenkantajina litiumionien (Li⁺) sijaan. Natriumioniakun pääkomponentit ovat:

Katodi: Katodi on valmistettu natriumkobolttioksidista (NaCoO2), joka vastaanottaa Na⁺-ioneja purkauksen aikana ja luovuttaa niitä latauksen aikana.

Anodi: Anodina käytetään yleensä kovia hiiliä, pehmeitä hiiliä tai metallioksideja. Meidän tapauksessamme käytämme hiiltä.

Elektrolyytti: Elektrolyytti koostuu yleensä natriumsuolaliuoksesta, joka on liuotettu orgaaniseen liuottimeen. Se toimii väliaineena, jonka kautta natriumionit liikkuvat anodin ja katodin välillä latauksen ja purkauksen aikana.

Erotin: Erotin on mikohuokoinen kalvo, joka erottaa anodin ja katodin toisistaan ja mahdollistaa samalla Na⁺-ionien kulun.

Lataus- ja purkuprosessi

Lataus: Latauksen aikana natriumionit uutetaan katodista ja kuljetetaan elektrolyytin läpi anodille, jossa ne upotetaan anodin rakenteeseen.

Purku: Purkauksen aikana Na⁺-ionit vapautuvat anodista, kulkevat elektrolyytin läpi takaisin katodille ja synnyttävät samalla elektronivirran ulkoisen virtapiirin kautta, mikä tuottaa sähköenergiaa.

Johtopäätös suolapattereista

Natriumioniakut ovat lupaava vaihtoehto litiumioniakuille, erityisesti kestävyyden ja turvallisuuden kannalta. Niiden alhaisempi energiatiheys rajoittaa kuitenkin tällä hetkellä niiden käyttömahdollisuuksia – ainakin sähköautoissa. Veneissä suola-akkuja voidaan kuitenkin jo nyt käyttää.