Méthode en une étape pour améliorer les performances des matériaux de cathode dans les batteries Na-ion

Méthode mécanochimique en une étape pour améliorer les performances des matériaux de cathode dans les batteries Na-ion

La performance électrochimique du fluorophosphate de sodium vanadium synthétisé par méthode mécanochimique. Crédit: Académie chinoise des sciences

Les batteries Na-ion sont prometteuses dans le stockage d’énergie à grande échelle en raison de l’abondance des ressources en matières premières, de leur faible coût et de leur sécurité élevée.

Fluorophosphate de sodium et de vanadium (Na3(VOPO4)2F) avec une densité d’énergie théorique de 480 Wh / Kg est considéré comme un candidat fort parmi divers matériaux de cathode. Cependant, la faible conductivité intrinsèque et la consommation d’énergie élevée pendant le processus de synthèse entravent sa commercialisation.

Des chercheurs de l’Institut de génie des procédés (IPE) et de l’Institut de physique de l’Académie chinoise des sciences ont développé une méthode mécanochimique en une étape pour préparer rapidement le composé polyanionique de sodium vanadium fluorophosphate comme matériaux de cathode pour les batteries Na-ion, qui ont présenté d’excellentes performances de débit et la stabilité du cycle.

Cet ouvrage a été publié dans Communications de la nature le 14 mai.

Le Na préparé3(VOPO4)2Le composite F / KB a fourni une capacité de décharge élevée de 142 mAh g-1 à 0,1 ° C. La capacité supplémentaire au-delà de la capacité spécifique théorique (130 mAh g-1) a bénéficié du stockage de charge interfaciale.

De plus, une capacité spécifique de 112 mAh g-1 peut être obtenue même à 20 C, ce qui signifie que cette batterie Na-ion pourrait être complètement chargée / déchargée en trois minutes.

La stabilité de cycle supérieure de ce composite a été démontrée par une stabilité de cyclage ultra-élevée avec une rétention de 98% sur 10 000 cycles.

La microscopie électronique à transmission haute résolution a révélé que les nanocristallins de Na3(VOPO4)2F environ 30 nm ont été noyés dans la charpente de carbone, ce qui a facilité la conduction rapide des électrons et des ions Na.

L’évolution structurelle réversible et le changement de volume négligeable de Na3(VOPO4)2Les composites F / KB pendant la charge / décharge ont également été mis en évidence par diffraction des rayons X in situ et 23Spectre de résonance magnétique nucléaire Na.

« La méthode fournit une stratégie réalisable pour améliorer les performances de débit et les performances de cycle des matériaux de cathode. En outre, le produit à l’échelle du kilogramme indique que la méthode mécanochimique est adaptée à la production rapide de matériaux d’électrode à grande échelle pour les batteries Na-ion », a déclaré le Prof. Zhao Junmei, auteur co-correspondant de l’étude.


Les chercheurs développent une méthode pour augmenter la capacité des matériaux de cathode de batterie métal-ion de nouvelle génération


Plus d’information:
Xing Shen et al, Synthèse mécanochimique rapide de cathode polyanionique avec des performances électrochimiques améliorées pour les batteries Na-ion, Communications de la nature (2021). DOI: 10.1038 / s41467-021-23132-w

Fourni par l’Académie chinoise des sciences

Citation: Méthode en une étape pour améliorer les performances des matériaux de cathode dans les batteries Na-ion (2021, 24 mai) récupérée le 24 mai 2021 sur https://techxplore.com/news/2021-05-one-step-method-cathode-materials -na-ion.html

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