Vật liệu điện cực dương rẻ hơn cải thiện pin natri trạng thái rắn hoàn toàn

Vật liệu điện cực dương rẻ hơn cải thiện pin natri trạng thái rắn hoàn toàn

    Vật liệu điện cực dương rẻ hơn cải thiện pin natri trạng thái rắn hoàn toàn
    bởi Đại học Osaka Metropolitan

    Cheaper positive electrode material improves all-solid-state sodium batteries
    Cấu trúc tinh thể của vật liệu điện cực dương Na2FeS2 mới. Trên cùng bên trái: một nguyên tử sắt nằm ở tâm của một tứ diện (màu nâu), được bao quanh bởi bốn nguyên tử lưu huỳnh (màu vàng). Trên cùng bên phải: nhiều tứ diện có thể được kết hợp để tạo thành chuỗi dài, có thể nằm song song với nhau. Dưới cùng: các nguyên tử natri (màu xanh lá cây) đi vào hoặc rời khỏi tứ diện, trong quá trình oxy hóa và khử, theo một cách thuận nghịch để sạc hoặc xả pin, trong khi vẫn giữ nguyên cấu trúc. Ảnh: Atsushi Sakuda, OMU


    Các nhà khoa học của Đại học Osaka Metropolitan đã phát triển thành công một vật liệu điện cực dương mới Na2FeS2, bao gồm natri, sắt và lưu huỳnh. Trong quá trình thử nghiệm, pin sử dụng điện cực dương Na2FeS2 có khả năng lưu trữ năng lượng cao và có thể sạc và xả trong hơn 300 chu kỳ. Bởi vì Na2FeS2 được làm từ các nguyên tố rẻ tiền phong phú, nó dự kiến ​​sẽ được sử dụng trong pin natri ở trạng thái rắn hoàn toàn với dung lượng cao hơn và chi phí thấp hơn.

    Nhu cầu về pin có thể sạc lại mật độ năng lượng cao, chẳng hạn như pin lithium-ion, tăng hàng năm, khi xã hội chuyển sang hướng trở nên trung hòa carbon. Pin natri-ion - có lợi thế về tài nguyên so với pin lithium-ion - đang thu hút nhiều sự chú ý hơn, vì các vật liệu hiệu suất cao mới giá rẻ tiếp tục được phát triển.

    Một nhóm nghiên cứu do Phó Giáo sư Atsushi Sakuda, Chủ tịch Masahiro Tatsumisago và Giáo sư Akitoshi Hayashi, tại Trường Kỹ thuật Sau đại học, Đại học Osaka Metropolitan dẫn đầu, đã phát triển thành công một điện cực dương mới, làm bằng Na2FeS2, cho pin natri ở trạng thái rắn hoàn toàn. . Pin có khả năng lưu trữ năng lượng cao, khả năng đảo ngược cao và sử dụng các yếu tố rẻ tiền sẵn có.

    Hơn nữa, pin sử dụng Na2FeS2 làm điện cực dương có thể được sạc và xả trong hơn 300 chu kỳ, do cấu trúc tinh thể độc đáo của Na2FeS2 mang lại tuổi thọ lâu dài cho điện cực. Hầu hết các điện cực sunfua kim loại công suất cao dựa vào các phản ứng kiểu chuyển đổi, trong đó sự sắp xếp lại lớn — trong quá trình sạc và phóng điện — có liên quan đến các phản ứng không đồng nhất và suy thoái. Mặt khác, Na2FeS2 đạt được mức độ thuận nghịch cao trong quá trình sạc và xả, bằng cách trải qua các phản ứng kiểu chèn, cho phép điện cực giữ được cấu trúc tinh thể của nó qua nhiều chu kỳ.

    "Các điện cực dương Na2FeS2 mới được cân bằng tốt về vật liệu, chi phí và tuổi thọ; chúng tôi hy vọng chúng sẽ được đưa vào sử dụng thực tế trong pin natri ở trạng thái rắn hoàn toàn", Giáo sư Sakuda kết luận. "Trong tương lai, chúng tôi sẽ tiếp tục nghiên cứu để phát triển pin natri trạng thái rắn hoàn toàn rẻ hơn với hiệu suất cao hơn, bằng cách kiểm tra đầu vào và đầu ra cao để sạc lại nhanh chóng, cũng như chế tạo và thử nghiệm các vật liệu anốt cao cấp."

    Zalo
    Hotline