Istraživači sa Naučnog univerziteta u Tokiju su postigli značajan napredak u razvoju natrijum-jonskih (Na-ion) baterija, primenjujući novi elektrolit zasnovan na ugljeniku, što bi moglo poboljšati energetsku gustinu i brzinu punjenja ovih baterija. Ova inovacija predstavlja potencijalnu alternativu litijum-jonskim (Li-ion) tehnologijama, koje su trenutno dominantne u industriji.
Natrijum-jonske baterije su privukle pažnju naučnika zbog svoje veće stabilnosti i niže cene u odnosu na litijum-jonske. Međutim, dosadašnji napredak u njihovom razvoju bio je usporen zbog tehničkih izazova. Ključni problem je bio u brzini punjenja, s obzirom na to da su joni koji ulaze u gust elektrolit nailazili na usporavanje, što je ličilo na saobraćajnu gužvu.
U novoj studiji, objavljenoj 15. decembra 2025. u časopisu Chemical Science, istraživači su se fokusirali na rešavanje ovog problema. Kombinovanjem čvrstog ugljenika sa aluminijum-oksidom, hemijski inertnim materijalom, stvorili su novu elektrodu koja omogućava slobodan prolaz natrijumskih jona kroz čestice ugljenika. Time su postigli da natrijumski joni mogu ulaziti u čvrsti ugljenik gotovo istom brzinom kojom litijumski joni ulaze u grafit u Li-ion baterijama.
Istraživači su otkrili da je glavno usko grlo procesa brzina popunjavanja „pora“ u čvrstom ugljeniku, kao i formiranje pseudo-metalnih klastera unutar mikroskopskih šupljina na površini materijala. Detaljna analiza pokazala je da natrijumskim jonima treba manje energije za formiranje ovih klastera, što sugeriše da Na-ion baterije mogu postići brže punjenje od Li-ion baterija pod odgovarajućim uslovima.
Glavni autor studije, profesor Šiniči Komaba, istakao je da je ključni cilj u razvoju ovih baterija postizanje brže kinetike procesa popunjavanja pora. Takođe, naglasio je da ubacivanje natrijuma u pore čvrstog ugljenika zahteva manju energiju aktivacije u odnosu na litijum, čime se otvaraju mogućnosti za brže punjenje.
U praksi, rezultati ovog istraživanja mogli bi podstaći šire usvajanje Na-ion baterija u aplikacijama koje zahtevaju izuzetno brze brzine punjenja ili pražnjenja. Na primer, u velikim sistemima za skladištenje energije, ovakve baterije bi mogle brzo isporučivati energiju kada je to potrebno. Stabilnost ovih baterija posebno je važna u kontekstu skladištenja energije iz obnovljivih izvora.
Jedna od glavnih prednosti Na-ion baterija je njihova sigurnost. U poređenju sa Li-ion baterijama, natrijum-jonske baterije su manje sklone lančanoj reakciji koja može izazvati požar ili eksploziju nakon oštećenja. Ovo je potvrđeno i u studiji iz 2025. godine, koja je pokazala da natrijumski joni imaju veću stabilnost.
Britanski Nacionalni savet vatrogasnih službi upozorio je na značajan požarni rizik koji predstavljaju sistemi za skladištenje energije koji koriste Li-ion baterije. Proces poznat kao termički beg može izazvati zapaljenje Li-ion baterija, a takvi požari su teški za gašenje. U nekim slučajevima, baterije u električnim vozilima mogu goriti satima, pa čak i danima.
Ako se Na-ion baterije počnu proizvoditi u velikim količinama, kao što su one testirane u ovoj studiji, moguće je da će se moći izbeći mnogi od ovih rizika. Profesor Komaba zaključuje da rezultati istraživanja sugerišu da brzina punjenja SIB baterija sa anodama od čvrstog ugljenika može biti veća nego kod litijum-jonskih baterija, čime se otvara nova era za skladištenje energije.
