17 grudnia naukowcy z Uniwersytetu Oksfordzkiego i Uniwersytetu Naukowego w Tokio opublikowali oddzielne badania szczegółowo opisujące postęp w zakresie prędkości ładowania akumulatorów sodowo-jonowych i stałych elektrolitów utrzymujących przewodność. Naukowcy z Uniwersytetu Naukowego w Tokio pokazał że akumulatory sodowo-jonowe wykorzystujące elektrody z twardego węgla ładują się szybciej niż konwencjonalne akumulatory litowo-jonowe. Zespół profesora Shinichi Komaby zastosował metodę elektrody rozcieńczonej, która polega na mieszaniu cząstek twardego węgla z elektrochemicznie nieaktywnym tlenkiem glinu. Takie podejście eliminuje zatory jonowe, które powstają w gęstych elektrodach kompozytowych podczas szybkiego ładowania. Aby ocenić ruch jonów, badacze przeprowadzili woltamperometrię cykliczną i analizę elektrochemiczną. Pomiary wykazały, że jony sodu przemieszczają się przez twardy węgiel szybciej niż jony litu. Pozorny współczynnik dyfuzji, który określa ilościowo ruchliwość jonów, okazał się wyższy dla sodu niż ogólnie dla litu. Komaba stwierdził: „Nasze wyniki ilościowo pokazują, że prędkość ładowania SIB przy użyciu anody HC może osiągnąć większą prędkość niż w przypadku LIB”. Badanie ujawniło ponadto, że jony sodu potrzebują mniejszej energii aktywacji, aby utworzyć klastry pseudometaliczne wewnątrz nanoporów twardego węgla. Ta właściwość sprawia, że wprowadzanie sodu do materiału jest mniej podatne na zmiany temperatury. Wyniki badań z Tokio ukazały się w czasopiśmie Chemical Science. Odkrycia te potwierdzają wewnętrzne możliwości ładowania anod z twardego węgla w akumulatorach sodowo-jonowych w porównaniu z ich odpowiednikami litowo-jonowymi. Na Uniwersytecie Oksfordzkim Paul McGonigal i doktorantka Juliet Barclay rozwinięty elektrolity na bazie cyklopropenu. Te materiały organiczne zachowują przewodność jonową podczas przejścia ze stanu ciekłego do stałego. Rozwój ten stoi w sprzeczności ze standardową obserwacją elektrochemiczną, że ruchliwość jonów gwałtownie spada, gdy ciecze zestalają się. Zespół zsyntetyzował cząsteczki w kształcie dysku wyposażone w elastyczne łańcuchy boczne. Po zestaleniu cząsteczki te samoorganizują się w struktury kolumnowe. Konstrukcja równomiernie rozprowadza ładunek dodatni na płaskim rdzeniu molekularnym. Taka konfiguracja pozwala uniknąć wychwytywania jonów ujemnych i utrzymuje przepuszczalne ustawienie, które wspiera transport jonów. Barclay zauważył: „Wykazaliśmy, że możliwe jest zaprojektowanie materiałów organicznych w taki sposób, aby ruchliwość jonów nie zamarzła po zestaleniu materiału”. Testy przeprowadzone w ramach badania potwierdziły stałą przewodność w fazie ciekłej, ciekłokrystalicznej i stałej dla różnych typów jonów. Opublikowana w czasopiśmie Science praca z Oksfordu podkreśla stałą wydajność przewodności niezależnie od stanu fazowego. Producenci mogą podgrzać te elektrolity do stanu ciekłego podczas montażu akumulatora. Następnie chłodzenie wytwarza stabilne formy stałe, które zapobiegają wyciekom i zmniejszają ryzyko pożaru bez uszczerbku dla wydajności ruchu jonów.
