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.