Kemajuan Signifikan dalam Riset Teknologi Rekayasa Baterai Natrium-Ion

Baterai natrium-ion mewakili bentuk baru dari teknologi penyimpanan energi, menggantikan baterai lithium-ion. Berbeda dengan baterai litium-ion, baterai natrium-ion memanfaatkan sumber daya natrium melimpah yang ditemukan di Bumi, khususnya garam yang diekstraksi dari air laut, dan menggunakan elektrolit yang larut dalam air. Desain ini menawarkan keuntungan dalam memanfaatkan sumber bahan mentah yang kaya dan menghilangkan kebutuhan akan lingkungan manufaktur yang sangat bersih. Oleh karena itu, baterai penyimpan energi generasi berikutnya diperkirakan akan diproduksi dengan biaya lebih rendah.

Karena radius ionik ion natrium yang lebih besar, baterai natrium-ion sering menghadapi tantangan seperti kapasitas rendah dan kinerja siklus yang tidak memadai. Secara internasional, banyak peneliti telah melakukan penelitian dasar ekstensif pada bahan elektroda ion natrium, dan menghasilkan kemajuan yang signifikan. Didukung oleh National Natural Science Foundation of China (21336003 dan 21073120) dan National 973 Program (2014CB239700), kelompok penelitian Profesor Ma Zifeng di Shanghai Jiao Tong University menerapkan graphene oxide untuk meningkatkan Na2/3[Ni1/3Mn2/3] untuk industri aplikasi. Mereka memodifikasi elektroda O2, menghasilkan elektroda fleksibel bebas pengikat dengan karakteristik konduktivitas tinggi. Hebatnya, elektroda ini menunjukkan kapasitas dan kinerja siklus yang patut dipuji pada siklus pengisian dan pengosongan yang berkisar antara 0,1C hingga 10C (J. Materi. kimia. A, 2 (2014) 6723-6727).

Dalam terobosan baru-baru ini, tim peneliti menggunakan bahan biru Prusia (NaMFe(CN)6) yang hemat biaya dan mengoptimalkan struktur molekul internalnya untuk mengembangkan bahan katoda baterai natrium-ion berkapasitas tinggi dan memiliki siklus hidup yang panjang dengan kapasitas tertentu. hingga 118,2 mAh/g (pada 10 mA/g). Kapasitas ini sebanding dengan material Na2MnFe(CN)6. Setelah 800 siklus pengisian dan pengosongan pada kepadatan arus 100 mA/g, material tersebut menunjukkan tingkat retensi kapasitas yang mengesankan sebesar 83,8%, melampaui material Na2MnFe(CN)6 secara signifikan.

Khususnya, tim peneliti mencapai tonggak terobosan dengan menggabungkan bahan ini dengan elektroda negatif karbon keras untuk membuat prototipe baterai natrium-ion untuk penyimpanan energi. Dengan kepadatan energi yang mencapai 81,72 Wh/kg, dua kali lipat dari baterai timbal-asam, baterai ini memberikan landasan teknis yang kuat untuk industrialisasi baterai natrium-ion penyimpan energi.