Las baterías de iones de sodio son prometedoras en el almacenamiento de energía a gran escala debido a los abundantes recursos de materias primas, el bajo costo y la alta seguridad.
Fluorofosfato de sodio y vanadio (Na3(VOPO4)2F) con una densidad de energía teórica de 480 Wh / kg se considera un fuerte candidato entre varios materiales de cátodos. Sin embargo, la baja conductividad intrínseca y el alto consumo de energía durante el proceso de síntesis dificultan su comercialización.
Investigadores del Instituto de Ingeniería de Procesos (IPE) y el Instituto de Física de la Academia de Ciencias de China desarrollaron un método mecanoquímico de un solo paso para preparar rápidamente el compuesto polianiónico fluorofosfato de vanadio de sodio como materiales de cátodo para baterías de iones de sodio, que exhibió excelentes rendimiento de la tasa y estabilidad del ciclo.
El preparado Na3(VOPO4)2El compuesto F / KB entregó una alta capacidad de descarga de 142 mAh g-1 a 0.1 ° C. La capacidad adicional más allá de la capacidad específica teórica (130 mAh g-1) se benefició del almacenamiento de carga interfacial.
Además, se puede obtener una capacidad específica de 112 mAh g-1 incluso a 20 C, lo que significa que esta batería de iones de Na podría cargarse / descargarse completamente en tres minutos.
La estabilidad de ciclo superior de este compuesto se demostró por una estabilidad de ciclo ultra alta con una retención del 98% durante 10,000 ciclos.
La microscopía electrónica de transmisión de alta resolución reveló que los nanocristalinos de Na3(VOPO4)2F alrededor de 30 nm se incrustó en la estructura de carbono, lo que facilitó la conducción rápida de electrones e iones de Na.
La evolución estructural reversible y el cambio de volumen insignificante de Na3(VOPO4)2El compuesto F / KB durante la carga / descarga también se demostró mediante difracción de rayos X in situ y 23Espectro de resonancia magnética nuclear de Na.
“El método proporciona una estrategia factible para mejorar el rendimiento de la tasa y el rendimiento del ciclo de los materiales del cátodo. Además, el producto a escala de kilogramos indica que el método mecanoquímico es adecuado para materiales de electrodo de producción rápida a gran escala para iones de sodio. baterías”, Dijo el profesor Zhao Junmei, coautor correspondiente del estudio.