Merkittäviä edistysaskeleita natrium-ioni-akkutekniikan tutkimuksessa

Natrium-ioni-akku edustaa uutta energian varastointiteknologiaa, joka seuraa litiumioniakkua. Toisin kuin litium-ioni-akut, natrium-ioni-akut hyödyntävät maan runsaita natriumvaroja, erityisesti merivedestä uutetussa suolassa, ja käyttävät vesiliukoisia elektrolyyttejä. Tämä muotoilu tarjoaa etuja hyödyntää runsaat raaka-ainelähteet ja eliminoi erittäin puhtaiden valmistusympäristöjen tarpeen. Tämän seurauksena seuraavan sukupolven energiaa varastoivia akkuja odotetaan valmistuvan halvemmalla.

Natrium-ionien suuremman ionisäteen vuoksi natrium-ioni-akut kohtaavat usein haasteita, kuten alhainen kapasiteetti ja riittämätön syklin suorituskyky. Kansainvälisesti lukuisat tutkijat ovat tehneet laajaa perustutkimusta natrium-ionielektrodimateriaaleista, mikä on tuottanut huomattavaa edistystä. Kiinan kansallisen luonnontieteiden säätiön (21336003 ja 21073120) ja kansallisen 973-ohjelman (2014CB239700) tukemana professori Ma Zifengin tutkimusryhmä Shanghai Jiao Tong -yliopistossa sovelsi grafeenioksidia Na2/3:n [Ni1/3Mn2/3] tehostamiseen teollisuudessa. sovellukset. He muuttivat O2-elektrodia tuottaen sideaineettoman joustavan elektrodin, jolla on korkeat johtavuusominaisuudet. Huomattavaa on, että tämä elektrodi osoitti kiitettävää kapasiteettia ja syklin suorituskykyä lataus- ja purkausjaksoissa 0,1 C - 10 C (J. Mater. Chem. A, 2 (2014) 6723-6727).

Äskettäisessä läpimurrossa tutkimusryhmä käytti kustannustehokasta Preussin sinistä materiaalia (NaMFe(CN)6) ja optimoi sen sisäisen molekyylirakenteensa kehittääkseen korkean kapasiteetin, pitkäikäisen natrium-ioni-akkukatodimateriaalin, jolla on tietty kapasiteetti. jopa 118,2 mAh/g (10 mA/g). Tämä kapasiteetti oli verrattavissa Na2MnFe(CN)6-materiaaliin. 800 lataus- ja purkausjakson jälkeen virrantiheydellä 100 mA/g materiaali osoitti vaikuttavan kapasiteetin säilymisasteen, 83,8 %, mikä ylitti merkittävästi Na2MnFe(CN)6-materiaalin.

Erityisesti tutkimusryhmä saavutti uraauurtavan virstanpylvään yhdistämällä tämän materiaalin kovahiilinegatiiviseen elektrodiin luodakseen prototyypin natrium-ioniakkua energian varastointia varten. Sen energiatiheys on 81,72 Wh/kg, joka on kaksinkertainen lyijyakkuihin verrattuna, ja se luo vankan teknisen perustan energiaa varastoivien natrium-ioni-akkujen teollistumiseen.