Zinātnieki izstrādā zemu{0}}nātrija-jonu akumulatoru ar lētiem elektrodu materiāliem

Starptautiska pētnieku grupa ir izstrādājusi nātrija -jonu akumulatora (SIB) uzglabāšanas sistēmu, kuras pamatā ir P2 tipa katoda materiāls, kas pazīstams kā Na0,67Mn0,33Ni0,33Fe0,33O2, un anodu, kas balstās uz cieta oglekļa materiāla, kas izgatavots no lavandas ziediem.

Piedāvātā sistēmas konfigurācija ir paredzēta zemu{0}}izmaksu ražošanai, vienlaikus nodrošinot mērogojamību un vides ilgtspējību, jo abi elektrodu materiāli ir aprakstīti kā "plaši pieejami" prekursori.

"Augu daudzveidība un ražošanas jauda ir svarīgi faktori, kas ietekmē SIB komercializāciju, jo no {0}augiem iegūtie cietie oglekli ir gan ilgtspējīgi, gan ekonomiski," paskaidroja pētnieki. "No augiem iegūtais cietais ogleklis saglabā augu audu mikrostruktūras, tādējādi uzlabojot elektrolīta iekļūšanu un nātrija difūziju.

Zinātnieki lēš, ka globālā lavandas produkcija ir aptuveni 1000–1500 tonnu gadā. Tomēr tikai nelielu daļu no šīs produkcijas var izmantot elektrodu materiāliem, jo ​​tikai ziedu atliekas ir piemērotas pārvēršanai par cieto oglekli.

Viņi arī atzīmēja, ka cietajam oglekļa anodam un P2-tipa katodam pilnajā šūnā nav pietiekami daudz nātrija rezervuāru, kas izraisa sliktu elektroķīmisko veiktspēju. "Šajā darbā šī nepilnība tiek novērsta, novērtējot P2-Na0.67Mn0.9Ni0.1O2 pilno -šūnu veiktspēju kopā ar lavandas ziedu atkritumiem iegūto cieto oglekli dažādās presodiācijas pieejās," viņi tālāk paskaidroja.

Zinātnieki izmantoja rentgenstaru difrakciju (XRD), skenējošo elektronu mikroskopiju (SEM), rentgenstaru fotoelektronu spektroskopiju (XPS), Furjē-transformācijas infrasarkano spektroskopiju (FTIR) un Ramana spektroskopiju, lai raksturotu SIB sistēmas katodu un katodu, bet katodam un katodam ir P3 struktūra. anodam bija raksturīgas plašas amorfā oglekļa virsotnes.

SEM un TEM īpaši atklāja mikrometra{0}}izmēra katoda graudus un porainu cieto oglekļa virsmu, un EDS un XPS norādīja, ka materiālam ir laba strukturālā stabilitāte. Papildu analīze arī parādīja, ka niķeļa (Ni) iekļaušana uzlaboja katoda strukturālo, elektronisko un elektroķīmisko veiktspēju.

Turklāt elektroķīmiskā pārbaude atklāja sākotnējās jaudas 200 mAh/g katodam un 360 mAh/g anodam ar jaudas saglabāšanu 42% un 67,4% pēc 100 cikliem. Kopumā tika konstatēts, ka Ni dopings uzlabo katoda vadītspēju un stabilitāti, un anodam bija laba nātrija uzglabāšanas veiktspēja, atbalstot spēcīgu pus{6}}šūnu un potenciālo pilno{7}}šūnu veiktspēju, norāda pētnieki.

"Šis visaptverošais pētījums izceļ SIB izstrādes potenciālu ar zemām{0}}izmaksām un ilgtspējīgiem elektrodu materiāliem," viņi secināja. "Presodācijas stratēģiju optimizācija piedāvā iespēju uzlabotas komerciālas un mērogojamas SIB tehnoloģijas."

Sistēma tika aprakstīta pētījumā "Izmaksu -efektīvas nātrija-jonu baterijas, kurās izmanto Na0,67Mn0,9Ni0,1O2 katodu un lavandas-ziedu-atkritumus-ar salīdzinošu pirms-spēka mērcēšanas pieeju", kas publicēts žurnālā Journal of Soaking. Pētnieku grupā bija zinātnieki no Turcijas Inonu universitātes, Stambulas Tehniskās universitātes, Malatja Turguta Ozala universitātes un Aksaray universitātes, kā arī no Korejas Zinātnes un tehnoloģijas institūta un Pakistānas Quaid{11}}i-Azam universitātes, cita starpā.