Vor kurzem haben Tang Yongbing, Forscher am Functional Thin Film Materials Research Center des Institute of Advanced Technology des Shenzhen Institute of Advanced Technology der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, gemeinsam mit seinem Forschungsteam erfolgreich eine leistungsstarke Natriumionenbatterie mit Multi-Ionen-Designstrategie durch Designinnovation entwickelt -Ionen-Strategie für wiederaufladbare vollnatriumakkumulierte Batterien mit hoher Arbeitsspannung und Ratenfähigkeit ("Mehrphasen-Konstruktionsstrategie für Hochspannungsnatriumionen mit voller Vergrößerung und Natriumionen voll aufgeladen"), online in der internationalen Chemiezeitschrift Angewandte Chemie veröffentlicht. 》) (DOI: 10.1002 / ange.201810575).
Natrium hat unter den Alkalimetallelementen die Vorteile reichlicher Reserven und eines niedrigen Preises, weshalb Natriumionenbatterien breite Anwendungsmöglichkeiten in den Bereichen der Energiespeicherung im großen Maßstab haben, jedoch ist das Standardelektrodenpotential von Natrium (-2,71 V vs. SHE) hoch. Bei Lithium (-3,04 V vs. SHE) hat die Natriumionenbatterie eine niedrigere Betriebsspannung und aufgrund des größeren Natriumionenradius (Na: 0,98 Angström vs. Li: 0,69 Angström) ist die Transmissionskinetik schlecht. Und es ist leicht, das Ausdehnen eines größeren Elektrodenmaterials zu bewirken, was die Geschwindigkeit und die Zyklusleistung der Natriumionenbatterie begrenzt.
Basierend auf den obigen Überlegungen haben Tang Yongbing und seine Teammitglieder Jiang Chunlei, Fang Yue und Mitarbeiter erfolgreich eine neue Natriumionen-Vollzelle mit einer Multi-Ionen-Design-Strategie (Na + / Li + / PF6-) entwickelt: Das Material der positiven Elektrode ist expandierter Graphit und die negative Elektrode kann gleichzeitig verwendet werden. Ein Metallmaterial, das mit Na und Li legiert und das Design des Stromkollektors / Aktivmaterials integriert und einen aus mehreren Ionen konstruierten Na + / Li + / PF6-organischen Elektrolyten verwendet. Diese Multi-Ionen-Konstruktionsstrategie hat zwei wesentliche Vorteile: Einerseits hat die Verwendung von Anion (PF6-) interkaliertem Graphit ein hohes Potential, was die Betriebsspannung der Natriumionenbatterie signifikant verbessert, andererseits kann die Multi-Ionen-Konstruktionsstrategie die Reaktionskinetik der Batterie wirksam verbessern und die negative Metallelektrode reduzieren. Die Volumenausdehnung beim Legieren verbessert die Leistung und die Lebensdauer des Akkus erheblich. Die Ergebnisse zeigen, dass der nach dieser Strategie konzipierte Natriumionen-Akku eine Betriebsspannung von bis zu ~ 4,0 V und bis zu 30 ° C (2 Minuten Laden und Entladen) aufweist. Geschwindigkeit und Lebensdauer von 500 Zyklen (Kapazitätsrückhalterate 95%, Rate 5 C.) Die Forschungsergebnisse bieten einen neuen Weg zur Verbesserung der elektrochemischen Leistung von Natriumionenbatterien. Nie denken.
Die Forschung wurde von der National Natural Science Foundation in China, dem STS-Projekt der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und dem Shenzhen Science and Technology Project finanziert.
(a) Lade- und Entladekurven der negativen Zinnelektrode, (b, c) Na, Li und Sn einer reversiblen Co-Legierungsreaktion unterzogen werden, (d) Anion (PF6) interkalierter Graphit gute Reversibilität aufweist, (e) negative Zinnelektrode Der elektrochemische Stresstest belegt, dass die Legierungsreaktion eine gute mechanische Reversibilität aufweist: (f) den Diffusionsweg von Na- und Li-Atomen im Sn-Gitter und die entsprechende Diffusionsenergiesperre (g), die Legierungsphase NaSn (h) und Dichtekarte von Li2Sn5 (i).
