Récemment, Tang Yongbing, chercheur au Centre de recherche sur les matériaux minces en film fonctionnel de l’Institut des technologies avancées de l’Institut des technologies avancées de Shenzhen, de l’Académie chinoise des sciences, a mis au point avec succès une batterie à ions sodium à hautes performances dotée d’une stratégie de conception multi-ionique. - Stratégie pour batteries rechargeables pleine d'ion de sodium avec une tension de fonctionnement élevée et une capacité de débit élevée ("Stratégie de conception multiphase pour une batterie complète d'ion de sodium à grossissement élevé") publiée en ligne dans la revue chimique internationale Angewandte Chemie International Edition ("Chimie appliquée allemande") ) (DOI: 10.1002 / anie.201810575).
Parmi les éléments de métaux alcalins, le sodium offre l’avantage d’avoir des réserves abondantes et un prix avantageux, ce qui confère de larges possibilités d’application aux batteries au sodium, mais le potentiel d’électrode standard du sodium (-2,71 V vs. SHE) est élevé. Au lithium (-3,04 V vs. SHE), la batterie à ions sodium présente une tension de fonctionnement inférieure. De plus, en raison du rayon plus important des ions sodium (Na: 0,98 angström contre Li: 0,69 angström), la cinétique de transmission est médiocre. Et il est facile de faire se dilater un matériau d'électrode plus grand, ce qui limite la vitesse et les performances de cycle de la batterie à ions sodium.
Sur la base des considérations ci-dessus, Tang Yongbing et ses membres de l'équipe, Jiang Chunlei, Fang Yue et autres, ont développé avec succès une nouvelle cellule à ions sodium fonctionnant à l'aide d'une stratégie de conception multi-ion (Na + / Li + / PF6-) .Le matériau de l'électrode positive est du graphite expansé et l'électrode négative peut être utilisée simultanément. Un matériau métallique alliant Na et Li, intégrant la conception actuelle du collecteur / matériau actif et utilisant un électrolyte organique Na + / Li + / PF6 conçu pour les ions multiples. Cette stratégie de conception multi-ions présente deux avantages majeurs: D'une part, l'utilisation de graphite intercalé par anions (PF6) a un potentiel élevé, ce qui améliore considérablement la tension de fonctionnement de la batterie à ions sodium, d'autre part, la stratégie de conception multi-ion peut effectivement améliorer la cinétique de réaction de la batterie et réduire l'électrode négative en métal. L’expansion volumique au cours de l’alliage améliore considérablement les performances en termes de débit et de durée de vie. Les résultats montrent que la batterie à ions sodium conçue par cette stratégie présente une tension de fonctionnement jusqu’à ~ 4,0 V et jusqu’à 30 C (charge et décharge de 2 min). Le taux de performance et la durée de vie de 500 cycles (taux de rétention de la capacité de 95%, taux de 5 ° C) Les résultats de la recherche fournissent un nouveau moyen d’améliorer les performances électrochimiques des batteries à ions sodium. Ne jamais penser.
La recherche a été financée par la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine, le projet STS de l'Académie chinoise des sciences et le projet Science et technologie de Shenzhen.
a) courbes de charge et de décharge de l'électrode négative en étain; b) c) Na, Li et Sn subissent une réaction de co-alliage réversible; d) le graphite intercalé par un anion (PF6-) présente une bonne réversibilité; e) une électrode négative en étain Le test de contrainte électrochimique prouve que la réaction d'alliage présente une bonne réversibilité mécanique (f) le trajet de diffusion des atomes de Na et de Li dans le réseau Sn et la barrière d'énergie de diffusion correspondante (g), la phase d'alliage NaSn (h) et Carte de densité de Li2Sn5 (i).
