Na-ionbatterijen zijn veelbelovend in grootschalige energieopslag vanwege de overvloedige grondstoffen, lage kosten en hoge veiligheid.
Natrium vanadiumfluorfosfaat (Na3(VOPO)4)2F) met een theoretische energiedichtheid van 480 Wh / Kg wordt beschouwd als een sterke kandidaat onder verschillende kathodematerialen. De intrinsiek lage geleidbaarheid en het hoge energieverbruik tijdens het syntheseproces belemmeren echter de commercialisering ervan.
Onderzoekers van het Institute of Process Engineering (IPE) en het Institute of Physics van de Chinese Academie van Wetenschappen ontwikkelden een eenstaps mechanochemische methode om snel de polyanionische verbinding natriumvanadiumfluorfosfaat te bereiden als kathodematerialen voor Na-ion-batterijen, die uitstekend lieten zien. tariefprestaties en cyclusstabiliteit.
De voorbereide Na3(VOPO)4)2F / KB-composiet leverde een hoge ontladingscapaciteit van 142 mAh g-1 bij 0.1 ° C. De extra capaciteit buiten de theoretische specifieke capaciteit (130 mAh g-1) profiteerde van de grensvlakladingsopslag.
Bovendien kan zelfs bij 112 C een specifieke capaciteit van 1 mAh g-20 worden behaald, waardoor deze Na-ion accu in drie minuten volledig opgeladen / ontladen kan worden.
Superieure cyclusstabiliteit van deze composiet werd aangetoond door ultrahoge cyclusstabiliteit met 98% retentie gedurende 10,000 cycli.
Hoge resolutie transmissie-elektronenmicroscopie onthulde dat de nanokristallijnen van Na3(VOPO)4)2F ongeveer 30 nm waren ingebed in het koolstofraamwerk, wat de snelle geleiding van elektronen en Na-ionen mogelijk maakte.
De omkeerbare structurele evolutie en verwaarloosbare volumeverandering van Na3(VOPO)4)2F / KB-composiet tijdens opladen / ontladen werd ook aangetoond door in situ röntgendiffractie en 23Nvt nucleair magnetisch resonantiespectrum.
“De methode biedt een haalbare strategie om de snelheidsprestaties en cyclusprestaties van kathodematerialen te verbeteren. Bovendien geeft het product op kilogramschaal aan dat de mechanochemische methode geschikt is voor snelle grootschalige productie-elektrodematerialen voor Na-ion batterijen, ”Zei prof. Zhao Junmei, een co-corresponderende auteur van de studie.