Betydelige fremskritt innen teknologiforskning for natrium-ion-batteriteknologi

Natrium-ion-batteriet representerer en ny form for energilagringsteknologi, som etterfølger litium-ion-batteriet. I motsetning til litium-ion-batterier, utnytter natrium-ion-batterier de rikelige natriumressursene som finnes på jorden, spesielt i salt utvunnet fra sjøvann, og bruker vannløselige elektrolytter. Denne designen gir fordelene ved å utnytte rike råmaterialekilder og eliminere behovet for ultrarene produksjonsmiljøer. Som et resultat forventes neste generasjon energilagringsbatterier å bli produsert til en lavere kostnad.

På grunn av den større ioniske radiusen til natriumioner, møter natriumionbatterier ofte utfordringer som lav kapasitet og utilstrekkelig syklusytelse. Internasjonalt har en rekke forskere utført omfattende grunnleggende forskning på natriumionelektrodematerialer, noe som har gitt betydelig fremgang. Støttet av National Natural Science Foundation of China (21336003 og 21073120) og National 973 Program (2014CB239700), brukte professor Ma Zifengs forskningsgruppe ved Shanghai Jiao Tong University grafenoksid for å forbedre Na2/3[Ni1/3Mn2/3] for industrielle formål applikasjoner. De modifiserte O2-elektroden, og produserte en bindemiddelfri fleksibel elektrode med høy ledningsevne. Bemerkelsesverdig nok viste denne elektroden prisverdig kapasitet og syklusytelse under lade- og utladingssykluser fra 0,1 C til 10 C (J. Mater. Chem. A, 2 (2014) 6723-6727).

I et nylig gjennombrudd brukte forskerteamet kostnadseffektivt prøyssisk blått materiale (NaMFe(CN)6) og optimaliserte dets interne molekylstruktur for å utvikle et natriumionbatteri-katodemateriale med høy kapasitet og lang levetid med en spesifikk kapasitet på opptil 118,2 mAh/g (ved 10 mA/g). Denne kapasiteten var sammenlignbar med Na2MnFe(CN)6-materiale. Etter 800 sykluser med ladning og utlading ved en strømtetthet på 100 mA/g, viste materialet en imponerende kapasitetsretensjonsgrad på 83,8 %, og overgikk Na2MnFe(CN)6-materiale betydelig.

Spesielt oppnådde forskerteamet en banebrytende milepæl ved å kombinere dette materialet med en hard karbon-negativ elektrode for å lage et prototype natriumionbatteri for energilagring. Med en energitetthet som når 81,72 Wh/kg, det dobbelte av et blybatteri, legger det et robust teknisk grunnlag for industrialiseringen av energilagringsnatrium-ion-batterier.