Et nyt kulstofmateriale med Na -lagerkapacitet over 400mAh/g

Udvikling af carbonanodematerialer med høj kapacitet kan yderligere forbedre energitætheden af ​​natriumionbatterier (NIB'er). For nylig, forskere fra Institut for Fysik, Chinese Academy of Sciences (IOP-CAS), rapporterede en højkapacitets carbonanode (~ 400 mAh g-1) til NIB'er. Resultaterne offentliggøres i Science Bulletin .

Siden 2010 har natriumionbatterier (NIB'er) er blevet intensivt undersøgt på grund af deres omkostnings- og ressourcefordele og mulige anvendelser i store energilagringssystemer. Imidlertid, energitætheden af ​​nuværende NIB'er er stadig en alvorlig udfordring, hindrer store kommercielle applikationer. Hard carbon er en af ​​de mest lovende anoder i de tidlige kommercielle NIB'er for høj kapacitet (~ 330 mAh g-1), god cykelstabilitet, høj indledende Coulombic effektivitet, rimelig pris, og den naturlige overflod af forstadier.

Selvom der er blevet lagt en stor indsats i udviklingen af ​​højtydende kulstofanodematerialer, en konsekvent adfærd i udladnings-ladningskurven præsenteres ofte med to forskellige områder:et hældningsområde over ~ 0,1 V og et plateauområde under ~ 0,1 V. Normalt, plateauområdet udviser en højere kapacitet end hældningsregionens, og en højkapacitets carbonanode viser ofte en stor andel af plateau-kapaciteten, hvilket yderligere kunne øge energitætheden af ​​en fuld celle med hensyn til den gennemsnitlige spænding til en vis grad. Derfor, design og opdagelse af en carbonanode med en stor andel af plateau -kapaciteten kan være en potentiel tilgang til at øge energitætheden af ​​NIB'er.

For nylig, teamet af Prof. Yong-Sheng Hu ved Institut for Fysik, Det kinesiske videnskabsakademi (IOP-CAS) rapporterede et kulstofmateriale med bi-bikage-lignende arkitektur ved at karbonisere en slags kul i en grafitovn ved høj temperatur ved 1900 ° C. Denne carbonanode viser en høj kapacitet på ~ 400 mAh g-1, hvilket er højere end ~ 330 mAh g-1 kapacitet for nuværende hårde kulstofmaterialer. Cirka 85 procent (> 330 mAh g-1) af dens samlede kapacitet stammer fra det lange lavpotentiale plateau under ~ 0,1 V, som adskiller sig fra kurverne for typiske hårde kulstofmaterialer i NIB'er. Når det er koblet med luftstabilt Na _0,9 Cu _0,22 Fe _0,30 Mn _0,48 O ₂ lagdelt katode, en høj energitæthed på ~ 240 Wh kg-1 blev opnået med god hastighedsevne og cykelstabilitet. Opdagelsen af ​​denne lovende kulstofanode forventes at trække yderligere forskning i retning af høje energitæthed NIB'er til storstilet elektrisk energilagring.