Avances significativos en la investigación de tecnología de ingeniería de baterías de iones de sodio

La batería de iones de sodio representa una forma novedosa de tecnología de almacenamiento de energía, que sucede a la batería de iones de litio. A diferencia de las baterías de iones de litio, las de iones de sodio aprovechan los abundantes recursos de sodio que se encuentran en la Tierra, particularmente en la sal extraída del agua de mar, y emplean electrolitos solubles en agua. Este diseño ofrece las ventajas de aprovechar fuentes ricas de materias primas y eliminar la necesidad de entornos de fabricación ultralimpios. Como resultado, se prevé que la próxima generación de baterías de almacenamiento de energía se produzca a un costo menor.

Debido al mayor radio iónico de los iones de sodio, las baterías de iones de sodio a menudo enfrentan desafíos como baja capacidad y rendimiento de ciclo inadecuado. A nivel internacional, numerosos académicos han realizado extensas investigaciones básicas sobre materiales de electrodos de iones de sodio, generando avances notables. Con el apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (21336003 y 21073120) y el Programa Nacional 973 (2014CB239700), el grupo de investigación del profesor Ma Zifeng de la Universidad Jiao Tong de Shanghai aplicó óxido de grafeno para mejorar Na2/3[Ni1/3Mn2/3] para aplicaciones industriales. aplicaciones. Modificaron el electrodo de O2, produciendo un electrodo flexible sin aglutinantes con características de alta conductividad. Sorprendentemente, este electrodo exhibió una capacidad y un rendimiento de ciclo encomiables en ciclos de carga y descarga que oscilaron entre 0,1 °C y 10 °C (J. Madre. ¡Chem! A, 2 (2014) 6723-6727).

En un avance reciente, el equipo de investigación utilizó material azul de Prusia rentable (NaMFe(CN)6) y optimizó su estructura molecular interna para desarrollar un material catódico de batería de iones de sodio de alta capacidad y larga vida útil con una capacidad específica. de hasta 118,2 mAh/g (a 10 mA/g). Esta capacidad era comparable a la del material Na2MnFe(CN)6. Después de 800 ciclos de carga y descarga a una densidad de corriente de 100 mA/g, el material demostró una impresionante tasa de retención de capacidad del 83,8 %, superando significativamente al material Na2MnFe(CN)6.

En particular, el equipo de investigación logró un hito innovador al combinar este material con un electrodo negativo de carbono duro para crear un prototipo de batería de iones de sodio para almacenamiento de energía. Con una densidad de energía que alcanza los 81,72 Wh/kg, el doble que la de una batería de plomo-ácido, sienta una base técnica sólida para la industrialización de las baterías de iones de sodio para almacenamiento de energía.