Avanços significativos na pesquisa de tecnologia de engenharia de baterias de íons de sódio

A bateria de íon de sódio representa uma nova forma de tecnologia de armazenamento de energia, sucedendo à bateria de íon de lítio. Em contraste com as baterias de iões de lítio, as baterias de iões de sódio aproveitam os abundantes recursos de sódio encontrados na Terra, particularmente no sal extraído da água do mar, e utilizam eletrólitos solúveis em água. Esse design oferece as vantagens de aproveitar fontes ricas de matérias-primas e eliminar a necessidade de ambientes de fabricação ultralimpos. Como resultado, prevê-se que a próxima geração de baterias de armazenamento de energia seja produzida a um custo menor.

Devido ao maior raio iônico dos íons de sódio, as baterias de íons de sódio frequentemente enfrentam desafios como baixa capacidade e desempenho de ciclo inadequado. Internacionalmente, numerosos estudiosos conduziram extensas pesquisas básicas sobre materiais de eletrodos de íons de sódio, produzindo progressos notáveis. Apoiado pela Fundação Nacional de Ciências Naturais da China (21336003 e 21073120) e pelo Programa Nacional 973 (2014CB239700), o grupo de pesquisa do Professor Ma Zifeng da Universidade Jiao Tong de Xangai aplicou óxido de grafeno para melhorar o Na2/3[Ni1/3Mn2/3] para fins industriais formulários. Eles modificaram o eletrodo de O2, produzindo um eletrodo flexível sem aglutinante com características de alta condutividade. Notavelmente, este eletrodo exibiu capacidade louvável e desempenho de ciclo sob ciclos de carga e descarga variando de 0,1°C a 10°C (J. Matéria. Química. A, 2 (2014) 6723-6727).

Em uma descoberta recente, a equipe de pesquisa utilizou material econômico azul da Prússia (NaMFe(CN)6) e otimizou sua estrutura molecular interna para desenvolver um material catódico de bateria de íon de sódio de alta capacidade e longo ciclo de vida com uma capacidade específica. de até 118,2 mAh/g (a 10 mA/g). Esta capacidade foi comparável ao material Na2MnFe(CN)6. Após 800 ciclos de carga e descarga a uma densidade de corrente de 100 mA/g, o material demonstrou uma impressionante taxa de retenção de capacidade de 83,8%, superando significativamente o material Na2MnFe(CN)6.

Notavelmente, a equipe de pesquisa alcançou um marco inovador ao combinar este material com um eletrodo negativo de carbono duro para criar um protótipo de bateria de íons de sódio para armazenamento de energia. Com uma densidade de energia que atinge 81,72 Wh/kg, o dobro de uma bateria de chumbo-ácido, estabelece uma base técnica robusta para a industrialização de baterias de iões de sódio para armazenamento de energia.