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.