แบตเตอรี่ที่มีเกลือ: แบตเตอรี่โซเดียม-ออกซิเจนมีอายุการใช้งานที่ดีขึ้นเนื่องจากอิเล็กโทรไลต์ที่มีความเข้มข้นสูง

นักวิจัยมีความหวังสูงสำหรับแบตเตอรี่โลหะอัลคาไล/ออกซิเจน เนื่องจากความหนาแน่นของพลังงานตามทฤษฎีนั้นสูงเป็นพิเศษ ในแบตเตอรี่ดังกล่าว อิเล็กโทรดหนึ่งอันทำจากโลหะอัลคาไลบริสุทธิ์ เมื่อคายประจุ อิเล็กโทรดนี้จะให้อิเล็กตรอนแก่วงจรและให้ไอออนบวกแก่อิเล็กโทรไลต์ อิเล็กโทรดเคาน์เตอร์ทำจากคาร์บอนที่มีรูพรุนและสัมผัสกับอากาศ ที่อิเล็กโทรดนี้ ออกซิเจนจะลดลงโดยการรับอิเล็กตรอนเมื่อมีไอออนของโลหะ ซึ่งอาจส่งผลให้เกิดสารประกอบออกไซด์ของโลหะหลายชนิด เมื่อชาร์จแบตเตอรี่ กระบวนการนี้จะย้อนกลับ: ออกซิเจน (O(2)) จะถูกปล่อยสู่อากาศที่ขั้วบวก ในขณะที่ โลหะแอลคาไล จะถูกสะสมไว้ที่ขั้วลบ ปัญหาพื้นฐานหลายประการเป็นอุปสรรคต่อการนำระบบดังกล่าวไปใช้จริง: ความสามารถในการชาร์จไม่เพียงพอ ปฏิกิริยาข้างเคียงมากมายที่จำกัดความเสถียร และในการทดลองใช้ลิเธียม การอุดตันของอิเล็กโทรดที่มีรูพรุนด้วยลิเทียมเปอร์ออกไซด์ โซเดียมหาได้ง่ายกว่ามากและอาจเป็นทางเลือกที่ดีกว่า เซลล์โซเดียม-ออกซิเจนไม่ผลิตโซเดียมเปอร์ออกไซด์อย่างน่าประหลาดใจ แต่กลับผลิตโซเดียมซูเปอร์ออกไซด์ (NaO(2)) เป็นหลัก ซึ่งแทบจะเปลี่ยนกลับเป็นองค์ประกอบได้ในระหว่างการชาร์จ ระบบยังต้องการตัวทำละลายที่ไม่มีน้ำและไม่มีน้ำ (ซึ่งไม่สามารถปล่อยไอออน H(+) ใดๆ ได้) สำหรับอิเล็กโทรไลต์ ไดเมทิลซัลฟอกไซด์ (DMSO) เป็นทางเลือกที่ดีสำหรับการใช้งานไฟฟ้าเคมี แต่น่าเสียดายที่ไดเมทิลซัลฟอกไซด์ทำปฏิกิริยากับโซเดียมเพื่อสร้างผลิตภัณฑ์ที่อาจเป็นปัญหาได้ Mingfu He, Kah Chun Lau, Yiying Wu และทีมงานของพวกเขาที่ Ohio State University, California State University และ Argonne National Laboratory (USA) ได้ค้นพบแนวทางในการแก้ปัญหานี้แล้ว ในระบบของพวกเขา เกลืออินทรีย์โซเดียมไตรฟลูออโรมีเทนซัลโฟนิไมด์ (NaTFSI) ที่มีความเข้มข้นสูงมากจะทำให้ DMSO คงที่เมื่อมีโซเดียมอยู่ ด้วยการใช้ Raman spectroscopy ของสารละลายอิเล็กโทรไลต์ NaTFSI/DMSO ร่วมกับการจำลองทางคอมพิวเตอร์ นักวิทยาศาสตร์สามารถอธิบายได้ว่าเหตุใดจึงเป็นเช่นนั้น สารละลายที่มีความเข้มข้นสูงส่งผลให้เกิดโครงสร้างของหน่วย Na(DMSO)(3)TFSI ที่เชื่อมขวางอย่างหลวมๆ ซึ่งจับกับโมเลกุล DMSO ในสัดส่วนที่มาก ทำให้เหลือเพียงส่วนน้อยสำหรับทำปฏิกิริยา จากนั้นโซเดียมจะโจมตีแอนไอออน TFSI เป็นพิเศษ ซึ่งเป็นข้อได้เปรียบเนื่องจากผลิตภัณฑ์สร้างชั้นป้องกันการซึมผ่านบนอิเล็กโทรดโซเดียม นักวิจัยได้สร้างแบตเตอรี่ขนาดเล็กด้วยระบบนี้ มันแสดงคุณสมบัติทางเคมีไฟฟ้าที่ดีและผ่านรอบการชาร์จ/ดิสชาร์จ 150 รอบโดยไม่สูญเสียประสิทธิภาพอย่างเห็นได้ชัด ในทางตรงกันข้าม เซลล์ที่มีสารละลายอิเล็กโทรไลต์เจือจางจะอยู่ได้เพียง 6 รอบเท่านั้น