Различные автомобильные компании готовятся перейти от внутреннего сгорания (IC) от транспортных средств с двигателем к электромобилям (EV). Однако из-за более высокой стоимости электромобили не так легко доступны для потребителей; следовательно, некоторые правительства субсидируют электромобили для стимулирования продаж. Чтобы затраты на электромобили могли конкурировать с затратами на автомобили с двигателем внутреннего сгорания, их батареи, на которые приходится около 30% их стоимости, должны быть более экономичными, чем автомобили на базе IC.
Корейский институт науки и Технологии (KIST) объявила в Центре исследований по хранению энергии о разработке нового, высокоэффективного и экономичного анодного материала для использования в натрий-ионных вторичных батареях, которые более экономичны, чем литий-ионные батареи. Этот новый материал может хранить в 1.5 раза больше электроэнергии, чем графитовый анод, используемый в коммерческих литий-ионных батареях, и его характеристики не ухудшаются даже после 200 циклов зарядки/разрядки при очень высоких скоростях зарядки/разрядки 10 А/г.
Натрия в земной коре более чем в 500 раз больше, чем лития; следовательно, натрий-ионные батареи привлекли значительное внимание как вторичные батареи следующего поколения, поскольку они на 40% дешевле литий-ионных батарей. Однако по сравнению с ионами лития ионы натрия крупнее и, следовательно, не могут храниться так стабильно в графите и кремнии, которые широко используются в качестве анодов в таких батареях. Следовательно, необходима разработка нового анодного материала большой емкости.
Исследовательская группа KIST использовала дисульфид молибдена (MoS2), сульфид металла, который вызвал интерес как кандидат в качестве анодного материала большой емкости. MoS2 может хранить большое количество электричества, но не может использоваться из-за его высокого электрического сопротивления и структурной нестабильности, которые возникают во время работы от батареи. Однако команда преодолела эту проблему, создав слой керамического нанопокрытия с использованием силиконового масла, которое является недорогим и экологически чистым материалом. Благодаря простому процессу смешивания MoS2 прекурсора с силиконовым маслом и термообработки смеси, они могут создать стабильную гетероструктуру с низким сопротивлением и повышенной стабильностью.
Кроме того, оценка электрохимических свойств показала, что этот материал может стабильно хранить как минимум вдвое больше электроэнергии (~ 600 мАч / г), чем MoS.2 материал без покрытия и может сохранять эту емкость даже после 200 циклов быстрой зарядки / разрядки. Эти превосходные характеристики были достигнуты за счет формирования слоя керамического нанопокрытия с высокой емкостью накопления электричества, который придает высокую проводимость и жесткость MoS.2 поверхность, что приводит к низкому электрическому сопротивлению материала и высокой структурной стабильности.
Команда исследователей заявила, что они «могут успешно решить проблемы высокого сопротивления и структурной нестабильности MoS.2 с помощью технологии стабилизации поверхности нанопокрытия. В результате мы смогли разработать натриево-ионную батарею, которая может стабильно накапливать большое количество электроэнергии. В нашем методе используются рентабельные, экологически чистые материалы, и, если он адаптирован для крупномасштабного производства анодных материалов, он может снизить производственные затраты и, следовательно, ускорить коммерциализацию натрий-ионных батарей для устройств накопления энергии большой емкости ».