Væsentlige fremskridt inden for natrium-ion-batteriteknologisk forskning

Natrium-ion-batteriet repræsenterer en ny form for energilagringsteknologi, der efterfølger lithium-ion-batteriet. I modsætning til lithium-ion-batterier udnytter natrium-ion-batterier de rigelige natriumressourcer, der findes på Jorden, især i salt udvundet fra havvand, og anvender vandopløselige elektrolytter. Dette design giver fordelene ved at udnytte rige råmaterialekilder og eliminerer behovet for ultra-rene produktionsmiljøer. Som følge heraf forventes den næste generation af energilagringsbatterier at blive produceret til en lavere pris.

På grund af den større ioniske radius af natriumioner, står natrium-ion-batterier ofte over for udfordringer såsom lav kapacitet og utilstrækkelig cyklusydelse. Internationalt har talrige forskere udført omfattende grundlæggende forskning i natriumionelektrodematerialer, hvilket har givet bemærkelsesværdige fremskridt. Støttet af National Natural Science Foundation of China (21336003 og 21073120) og National 973 Program (2014CB239700) anvendte professor Ma Zifengs forskningsgruppe ved Shanghai Jiao Tong University grafenoxid til at forbedre Na2/3[Ni1/3Mn2/3] til industriel applikationer. De modificerede O2-elektroden og producerede en bindemiddelfri fleksibel elektrode med høj ledningsevne. Bemærkelsesværdigt udviste denne elektrode en prisværdig kapacitet og cyklusydelse under opladnings- og afladningscyklusser fra 0,1 C til 10 C (J. Mater. Chem. A, 2 (2014) 6723-6727).

I et nyligt gennembrud brugte forskerholdet omkostningseffektivt preussisk blåt materiale (NaMFe(CN)6) og optimerede dets interne molekylære struktur for at udvikle et højkapacitets, langtidsholdbart natriumionbatteri-katodemateriale med en specifik kapacitet på op til 118,2 mAh/g (ved 10 mA/g). Denne kapacitet var sammenlignelig med Na2MnFe(CN)6-materiale. Efter 800 cyklusser med opladning og afladning ved en strømtæthed på 100 mA/g viste materialet en imponerende kapacitetsretentionsrate på 83,8 %, hvilket overgik Na2MnFe(CN)6-materiale betydeligt.

Navnlig opnåede forskerholdet en banebrydende milepæl ved at kombinere dette materiale med en hård kulstof-negativ elektrode for at skabe et prototype natrium-ion-batteri til energilagring. Med en energitæthed på 81,72 Wh/kg, det dobbelte af et bly-syre-batteri, lægger det et robust teknisk grundlag for industrialiseringen af ​​energilagrings-natrium-ion-batterier.