Istraživači sa Naučnog univerziteta u Tokiju razvili su nove natrijum-jonske (Na-ion) baterije koristeći inovativni elektrolit na bazi ugljenika, čime su postigli poboljšanje u energetskoj gustini i brzini punjenja. Ova tehnologija predstavlja alternativu tradicionalnim litijum-jonskim (Li-ion) baterijama, koje su često skuplje i manje stabilne.
Na-ion baterije su predmet istraživanja već duže vreme zbog svojih potencijalnih prednosti, ali su dosadašnji napori naišli na izazove vezane za tehničke limite. Uobičajene Li-ion baterije koriste grafit kao katodu, što je efektivan materijal za skladištenje litijumskih jona, dok Na-ion baterije koriste čvrsti ugljenik. Ovaj porozni materijal, koji se sastoji od složenih kristalnih struktura, omogućava brže punjenje natrijumskih jona.
Međutim, prethodna istraživanja su pokazala da brzina punjenja može biti otežana zbog gustog elektrolita koji uzrokuje „gužvu“ za jone koji se brzo kreću. U novoj studiji, objavljenoj 15. decembra 2025. godine u časopisu Chemical Science, istraživači su se fokusirali na rešavanje ovog problema. Kombinovanjem čvrstog ugljenika sa aluminijum-oksidom, hemijski inertnim materijalom, stvorena je nova elektrodna struktura koja omogućava slobodan prolaz natrijumskih jona kroz čestice ugljenika.
Nakon što su prevazišli izazove vezane za brzinu punjenja, istraživači su otkrili da natrijumski joni mogu da ulaze u čvrsti ugljenik skoro istom brzinom kao litijumski joni u grafit. Utvrđeno je da je brzina punjenja uslovljena procesom formiranja pseudo-metalnih klastera unutar mikroskopskih šupljina čvrstog ugljenika. Analize su pokazale da natrijumskim jonima treba manje energije da formiraju ove klastere, što implicira da Na-ion baterije mogu postići brže punjenje od Li-ion baterija.
Glavni autor studije, profesor Šiniči Komaba, istakao je da je ključni cilj razvoja materijala za brzo punjive Na-ion baterije postizanje brže kinetike procesa punjenja. Takođe, rezultati sugerišu da je ubacivanje natrijuma manje osetljivo na promene temperature, što je još jedna prednost u odnosu na litijum.
U praksi, ovi rezultati mogu doprineti širem usvajanju Na-ion baterija u situacijama kada su potrebne brze brzine punjenja ili pražnjenja, kao što su veliki sistemi za skladištenje energije u elektroenergetskim mrežama. Stabilnost ovih baterija je posebno značajna u kontekstu skladištenja energije iz obnovljivih izvora.
Pored toga, Na-ion baterije su bezbednije od Li-ion baterija, kako pokazuje studija iz 2025. godine. Natrijumski joni su stabilniji i manje skloni izazivanju lančanih reakcija koje mogu dovesti do požara ili eksplozija kod Li-ion baterija. Britanski Nacionalni savet vatrogasnih službi je upozorio na visok rizik od požara povezanih sa Li-ion sistemima, dok se tvrdi da se proces poznat kao termički beg može nastaviti čak i bez prisustva kiseonika.
Ove karakteristike sugerišu da bi Na-ion baterije mogle da izbegnu mnoge rizike koji su povezani sa trenutnim tehnologijama skladištenja energije. Ako se Na-ion baterije počnu proizvoditi u velikim količinama, mogle bi predstavljati sigurniju i ekonomičniju alternativu trenutnim rešenjima.
U zaključku, istraživanje koje je sprovedeno na Naučnom univerzitetu u Tokiju jasno pokazuje da Na-ion baterije imaju potencijal da nadmaše Li-ion baterije u brzini punjenja, energetskoj gustini i bezbednosti. Ova otkrića predstavljaju značajan korak ka održivijim i efikasnijim izvorima energije u budućnosti.
