Metodo in un'unica fase per migliorare le prestazioni dei materiali catodici nelle batterie agli ioni di sodio

Aggiornamento: 24 maggio 2021
Metodo in un'unica fase per migliorare le prestazioni dei materiali catodici nelle batterie agli ioni di sodio

Le batterie agli ioni di sodio sono promettenti nello stoccaggio di energia su larga scala grazie alle abbondanti risorse di materie prime, al basso costo e all'elevata sicurezza.

Fluorofosfato di sodio vanadio (Na3(VOPO4)2F) con una densità energetica teorica di 480 Wh / Kg è considerato un forte candidato tra i vari materiali catodici. Tuttavia, la bassa conducibilità intrinseca e l'elevato consumo di energia durante il processo di sintesi ne ostacolano la commercializzazione.

I ricercatori dell'Istituto di ingegneria di processo (IPE) e dell'Istituto di fisica dell'Accademia cinese delle scienze hanno sviluppato un metodo meccanochimico a una fase per preparare rapidamente il composto polianionico sodio vanadio fluorofosfato come materiali catodici per le batterie agli ioni di sodio, che hanno mostrato eccellenti velocità delle prestazioni e stabilità del ciclo.

Il preparato Na3(VOPO4)2Il composito F / KB ha fornito un'elevata capacità di scarica di 142 mAh g-1 a 0.1 ° C. La capacità extra oltre la capacità specifica teorica (130 mAh g-1) ha beneficiato della memorizzazione della carica interfacciale.

Inoltre, una capacità specifica di 112 mAh g-1 può essere ottenuta anche a 20 C, il che significa che questa batteria agli ioni di Na può essere completamente caricata / scaricata in tre minuti.

La stabilità del ciclo superiore di questo composito è stata dimostrata dall'elevata stabilità del ciclo con una ritenzione del 98% su 10,000 cicli.

La microscopia elettronica a trasmissione ad alta risoluzione ha rivelato che i nanocristallini di Na3(VOPO4)2F circa 30 nm sono stati incorporati nella struttura del carbonio, il che ha facilitato la rapida conduzione di elettroni e ioni Na.

L'evoluzione strutturale reversibile e la variazione di volume trascurabile del Na3(VOPO4)2Il composito F / KB durante la carica / scarica è stato dimostrato anche dalla diffrazione dei raggi X in situ e 23Spettro di risonanza magnetica nucleare Na.

“Il metodo fornisce una strategia fattibile per migliorare le prestazioni di velocità e le prestazioni di ciclo dei materiali catodici. Inoltre, il prodotto su scala chilogrammo indica che il metodo meccanochimico è adatto per materiali elettrodi di produzione rapida su larga scala per Na-ion batterie", Ha detto il Prof. Zhao Junmei, un co-corrispondente autore dello studio.