Значительные достижения в области исследований технологий разработки натрий-ионных аккумуляторов

Натрий-ионная батарея представляет собой новую форму технологии хранения энергии, пришедшую на смену литий-ионной батарее. В отличие от литий-ионных батарей, натрий-ионные батареи используют богатые ресурсы натрия, обнаруженные на Земле, особенно в соли, добываемой из морской воды, и используют водорастворимые электролиты. Такая конструкция предлагает преимущества использования богатых источников сырья и устранения необходимости в сверхчистых производственных средах. В результате ожидается, что следующее поколение аккумуляторных батарей будет производиться с меньшими затратами.

Из-за большего ионного радиуса ионов натрия натрий-ионные аккумуляторы часто сталкиваются с такими проблемами, как низкая емкость и недостаточная циклическая производительность. Во всем мире многие ученые провели обширные фундаментальные исследования материалов натрий-ионных электродов, добившись заметного прогресса. При поддержке Национального фонда естественных наук Китая (21336003 и 21073120) и Национальной программы 973 ​​(2014CB239700) исследовательская группа профессора Ма Цзифэна в Шанхайском университете Цзяо Тонг применила оксид графена для улучшения Na2/3[Ni1/3Mn2/3] для промышленных нужд. Приложения. Они модифицировали электрод O2, создав гибкий электрод без связующего вещества с высокими характеристиками проводимости. Примечательно, что этот электрод продемонстрировал похвальную емкость и циклическую производительность при циклах зарядки и разрядки в диапазоне от 0,1C до 10C (J. Матер. Ким. A, 2 (2014) 6723-6727).

В ходе недавнего прорыва исследовательская группа использовала экономичный материал берлинской лазури (NaMFe(CN)6) и оптимизировала его внутреннюю молекулярную структуру для разработки катодного материала для натрий-ионных аккумуляторов высокой емкости с длительным сроком службы и определенной емкостью. до 118,2 мАч/г (при 10 мА/г). Эта емкость была сопоставима с материалом Na2MnFe(CN)6. После 800 циклов заряда и разряда при плотности тока 100 мА/г материал продемонстрировал впечатляющий коэффициент сохранения емкости — 83,8%, значительно превзойдя материал Na2MnFe(CN)6.

Примечательно, что исследовательская группа достигла революционной вехи, объединив этот материал с твердым углеродным отрицательным электродом для создания прототипа натрий-ионной батареи для хранения энергии. Благодаря плотности энергии, достигающей 81,72 Втч/кг, что вдвое превышает плотность свинцово-кислотной батареи, он закладывает надежную техническую основу для индустриализации натрий-ионных аккумуляторов для хранения энергии.