Skulle framtiden kunna drivas av salt? Denna forskare tycker att det är möjligt

Om batterinovation var en cocktailparty skulle litiumjon vara den som suger upp allt syre i rummet, berätta för många skämt och knappt låta någon få ett ord i kantvis. Naturligtvis spelar Tesla ingen liten roll i detta, som använder litiumjonbatterier i sina bilar och på projekt som Hornsdale Power Reserve, ett försök att konstruera det största litiumjonbatteriet i världen i västra Australien.

Men batterisortens dominans sträcker sig mycket längre fram till början av 1990-talet när Sony först kommersialiserade dem och började sätta dem i bärbara enheter. Sedan dess har företagen hällt tid, pengar och forskning på att göra litiumjonbatterier bättre, och de driver nu allt från smartphone till bilar.

Men dessa litiumjonbatterier är inte perfekta, berättar heller Shirley Meng, en nano-ingenjörsprofessor vid University of California San Diego. De är dyra, för en, och de kräver användningen av kobolt, vilket ibland kan vara ett konfliktmineral. Tillsammans med hennes kollegor började Meng nyligen undersöka frågan om huruvida vår infatuering med litiumjon skulle kunna skryta över andra mer lovande områden med batteriforskning, till exempel batterier från natrium.

"Tidigt på 1960-talet arbetade många forskare med natriumjonbatterier", berättar Meng Omvänd. "Anledningen till att det inte tog slut, är att litiumjonen har en spänning som är väldigt hög och det är mycket bra för transistorer, så smarta telefoner. Så natriums spänning är … i sig lägre än för litium. Så det finns en 10-årsperiod ingen forskning om natriumbatterier."

Varför gör batterier ur salt?

Den främsta anledningen till att utsikterna till natriumjonbatterier är så spännande? Salt är överflödigt, vilket innebär att natriumjonbatterier i teorin skulle vara ganska billiga. En enda kvadratkilometer av havet innehåller ungefär 120 miljoner ton natriumklorid. Meng säger att detta innebär att det teoretiska minimipriset per kilowatttimma faktiskt är lägre än litiums.

"Kostnaden för natrium har beräknats vara var som helst från 60 dollar per kilowatttimme till 80," säger Meng. "Så ungefär hälften så mycket som litium."

Tack vare ett nytt forskningsbidrag från National Science Foundation kommer Meng att kunna undersöka om dessa prognoser är verkliga och vad det kommer att göra för att göra natriumjonbatterier till en livskraftig kraftkälla. Kort sagt måste två saker verkligen hända. Det första är att vi bara behöver förstå kemi av natriumjonbatterier bättre. Den andra är att enheter som helhet behöver bli effektivare.

"Vi har länge pratat om låg effektelektronik," förklarar hon. "Det finns ingen anledning till varför transistorerna idag ska vara så högspänning."

Låg strömelektronik, kombinerad med en bättre förståelse för hur natriumjonbatterier faktiskt fungerar, kan räcka för att hjälpa natriumjon att övervinna de ekonomiska motvindarna de nu står inför och hjälpa dem att få fotfäste i den privata sektorn. Flera företag har redan försökt, framför allt Bill Gates-backed Aquion, som väckte 190 miljoner dollar i riskkapital och skuld endast för att gå i konkurs år 2017, enligt en GreenTechMedia rapport från tiden.