Σημαντικές εξελίξεις στην έρευνα Τεχνολογίας Τεχνολογίας Μπαταριών Ιόντων Νατρίου

Η μπαταρία ιόντων νατρίου αντιπροσωπεύει μια νέα μορφή τεχνολογίας αποθήκευσης ενέργειας, που διαδέχεται την μπαταρία ιόντων λιθίου. Σε αντίθεση με τις μπαταρίες ιόντων λιθίου, οι μπαταρίες ιόντων νατρίου αξιοποιούν τους άφθονους πόρους νατρίου που βρίσκονται στη Γη, ιδιαίτερα στο αλάτι που εξάγεται από το θαλασσινό νερό, και χρησιμοποιούν υδατοδιαλυτούς ηλεκτρολύτες. Αυτός ο σχεδιασμός προσφέρει τα πλεονεκτήματα της αξιοποίησης των πλούσιων πηγών πρώτων υλών και της εξάλειψης της ανάγκης για εξαιρετικά καθαρά περιβάλλοντα παραγωγής. Ως αποτέλεσμα, η επόμενη γενιά μπαταριών αποθήκευσης ενέργειας αναμένεται να παραχθεί με χαμηλότερο κόστος.

Λόγω της μεγαλύτερης ιοντικής ακτίνας ιόντων νατρίου, οι μπαταρίες ιόντων νατρίου αντιμετωπίζουν συχνά προκλήσεις όπως η χαμηλή χωρητικότητα και η ανεπαρκής απόδοση κύκλου. Σε διεθνές επίπεδο, πολυάριθμοι μελετητές έχουν πραγματοποιήσει εκτεταμένη βασική έρευνα για υλικά ηλεκτροδίων ιόντων νατρίου, σημειώνοντας αξιοσημείωτη πρόοδο. Με την υποστήριξη του Εθνικού Ιδρύματος Φυσικών Επιστημών της Κίνας (21336003 και 21073120) και του Εθνικού Προγράμματος 973 (2014CB239700), η ερευνητική ομάδα του καθηγητή Ma Zifeng στο Πανεπιστήμιο της Σαγκάης Jiao Tong εφάρμοσε το οξείδιο του γραφενίου για την ενίσχυση του Na2/3[Ni1/3Mn εφαρμογές. Τροποποίησαν το ηλεκτρόδιο O2, παράγοντας ένα εύκαμπτο ηλεκτρόδιο χωρίς συνδετικό υλικό με χαρακτηριστικά υψηλής αγωγιμότητας. Είναι αξιοσημείωτο ότι αυτό το ηλεκτρόδιο επέδειξε αξιέπαινη χωρητικότητα και απόδοση κύκλου υπό κύκλους φόρτισης και εκφόρτισης που κυμαίνονταν από 0,1 C έως 10 C (J. Μητήρ. Chem. A, 2 (2014) 6723-6727).

Σε μια πρόσφατη ανακάλυψη, η ερευνητική ομάδα χρησιμοποίησε οικονομικά αποδοτικό μπλε υλικό της Πρωσίας (NaMFe(CN)6) και βελτιστοποίησε την εσωτερική του μοριακή δομή για να αναπτύξει ένα υλικό καθόδου μπαταρίας ιόντων νατρίου υψηλής χωρητικότητας, μεγάλης διάρκειας ζωής με συγκεκριμένη χωρητικότητα. έως 118,2 mAh/g (στα 10 mA/g). Αυτή η χωρητικότητα ήταν συγκρίσιμη με το υλικό Na2MnFe(CN)6. Μετά από 800 κύκλους φόρτισης και εκφόρτισης σε πυκνότητα ρεύματος 100 mA/g, το υλικό έδειξε εντυπωσιακό ρυθμό συγκράτησης χωρητικότητας 83,8%, ξεπερνώντας σημαντικά το υλικό Na2MnFe(CN)6.

Συγκεκριμένα, η ερευνητική ομάδα πέτυχε ένα πρωτοποριακό ορόσημο συνδυάζοντας αυτό το υλικό με ένα σκληρό αρνητικό ηλεκτρόδιο άνθρακα για να δημιουργήσει μια πρωτότυπη μπαταρία ιόντων νατρίου για αποθήκευση ενέργειας. Με ενεργειακή πυκνότητα που φτάνει τα 81,72 Wh/kg, διπλάσια από αυτή μιας μπαταρίας μολύβδου-οξέος, θέτει μια ισχυρή τεχνική βάση για την εκβιομηχάνιση των μπαταριών ιόντων νατρίου αποθήκευσης ενέργειας.