U svijetu kojem je cilj smanjiti radikalno ili u potpunosti emisije CO2 u atmosferu kao glavnog generatora efekta staklenika i klimatskih promjena,  jedan od imperativa je razviti efikasne baterije čija je izrada jeftina, čije je punjenje brzo i kapacitet velik. U malim elektronskim uređajima, to više nije izazov, litij ionske baterije zadovoljavaju potrebe i standarde, no što se tiče automobila još smo daleko od idealnog rješenja, ne toliko tehnološki koliko je problem u činjenici da je proizvodnja automobila s benzinskim motorom barem 40 posto jeftinija od onih na električnu energiju. Danas su baterije za automobile gotovo isključivo litij-ionske, velike su i skupe su jer za početak litij nije jeftin. Nadalje, zalihe litija nisu neograničene i pretpostavlja se da mogu zadovoljiti trajno potrebe elektronske industrije, ali ako cijeli svijet prijeđe na električna vozila, mogao bi nastati problem s nestašicom litija.

Toyota je 2020. najavila da razvija solid-state (krutu) bateriju koja je superiorna i po duljini vožnje pod jednim punjenjem, i po tome što se brže puni, što joj je kapacitet veći i što je opasnost od zapaljenja mnogo manja nego kod sadašnjih tekuće-gelastih litij-ionskih baterija. Najavili su da će prototip predstaviti prošle godine, ali to se nije dogodilo. No, i da jesu to je i dalje litij-ionska baterija, samo efikasnija.

Litij-ion ne može biti trajno rješenje, potraga za kvalitetnijim i jeftinijim rješenjem nastavlja se, a najnovije obećavajuće dostignuće na tom polju napravili su američki znanstvenici s Sveučilišta Kalifornije (UC) u San Diegu u suradnji sa sveučilištem u Santa Barbari, Stony Brook sveučilištem, Centrom za istraživanje i obrazovanje u znanosti i tehnologije u Kalkuti, Indija, te naftnom korporacijom Shell,  izbjegavajući litij kao glavnu komponentu. Ovaj put u fokusu nisu baterije za pogon automobila, već za pohranjivanje energije u mrežnim elektro sustavima.

Tim istraživača dizajnirao je i proizveo novi natrijev-ionski vodič za krute natrij-ionske baterije koji je stabilan kada se ugradi u visokonaponske oksidne katode. Ovaj novi čvrsti elektrolit mogao bi dramatično poboljšati učinkovitost i životni vijek ove klase baterija. Ovako konstruirana baterija s novim materijalom izdržala je više od 1000 ciklusa punjenja, a zadržala je 89,3% svog kapaciteta – performanse kakve do danas nisu imale druge solid-state natrijeve baterije.

Baterije s krutim elektrolitom obećavaju sigurnije, jeftinije i dugotrajnije baterije. Natrijev-ionski sastav posebno je privlačan jer je natrij jeftin i sveprisutan, za razliku od litija potrebnog za litij-ionske baterije, koji se iz zemlje vadi po visokoj cijeni za okoliš. Cilj je izgraditi baterije koje se mogu koristiti u velikim mrežnim sustavima za pohranu energije, posebno za pohranu energije generirane obnovljivim izvorima radi pomoći pri isporuci energije kod vršne potražnje.

“Industriji treba baterija koja će koštati 30 do 50 dolara po kWh, otprilike jednu trećinu do petinu današnje cijene. Nećemo se zaustaviti dok ne stignemo do te razine“ – rekla je za Sci Tech Daily Shirley Meng, profesorica nanoinženjerstva na sveučilištu u San Diegu i jedna od autorica istraživanja objavljenom danas u stručnom glasilu Nature Communications.

Izmjeničnim izračunima i eksperimentima, tim UC San Diego došao je do halogenidnih natrijevih vodiča koji se sastoje od natrija, itrija, cirkonija i klorida. Materijal, koji su nazvali NYZC, bio je i elektrokemijski stabilan i kemijski kompatibilan s oksidnim katodama koje se koriste u visokonaponskim natrij-ionskim baterijama. Osim povećanja vodljivosti, halogenidi su mnogo stabilniji od materijala koji se trenutno koriste u čvrstim natrijevim baterijama.