Método de uma etapa para melhorar o desempenho de materiais catódicos em baterias de íons de Na

Atualização: 24 de maio de 2021
Método de uma etapa para melhorar o desempenho de materiais catódicos em baterias de íons de Na

As baterias de íon de Na são promissoras no armazenamento de energia em grande escala devido aos recursos abundantes de matéria-prima, baixo custo e alta segurança.

Fluorofosfato de sódio vanádio (Na3(VOPO4)2F) com uma densidade de energia teórica de 480 Wh / Kg é considerado um forte candidato entre vários materiais catódicos. No entanto, a baixa condutividade intrínseca e o alto consumo de energia durante o processo de síntese dificultam sua comercialização.

Pesquisadores do Instituto de Engenharia de Processos (IPE) e do Instituto de Física da Academia Chinesa de Ciências desenvolveram um método mecanoquímico de uma etapa para preparar rapidamente o composto polianiônico de fluorofosfato de sódio vanádio como o cátodo de materiais para baterias de íon Na, que apresentou excelente taxa de desempenho e estabilidade do ciclo.

O Na preparado3(VOPO4)2O composto F / KB entregou uma alta capacidade de descarga de 142 mAh g-1 a 0.1 ° C. A capacidade extra além da capacidade específica teórica (130 mAh g-1) se beneficiou do armazenamento de carga interfacial.

Além disso, uma capacidade específica de 112 mAh g-1 pode ser obtida mesmo a 20 C, o que significa que essa bateria de íon-Na poderia ser totalmente carregada / descarregada em três minutos.

A estabilidade de ciclo superior deste composto foi demonstrada pela estabilidade de ciclo ultra-alta com 98% de retenção em 10,000 ciclos.

A microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução revelou que os nanocristalinos de Na3(VOPO4)2F cerca de 30 nm foram embutidos na estrutura de carbono, o que facilitou a rápida condução de elétrons e íons Na.

A evolução estrutural reversível e mudança de volume insignificante de Na3(VOPO4)2O composto F / KB durante a carga / descarga também foi demonstrado por difração de raios-X in situ e 23Espectro de ressonância magnética nuclear de Na.

“O método fornece uma estratégia viável para melhorar o desempenho da taxa e o desempenho do ciclo de materiais catódicos. Além disso, o produto em escala de quilograma indica que o método mecanoquímico é adequado para materiais de eletrodo de produção em larga escala rápida para íon Na baterias, ”Disse o Prof. Zhao Junmei, um co-autor correspondente do estudo.