Højtydende natriumionbatterier, der bruger kobbersulfid

Forskere præsenterede en ny strategi for at udvide natriumion-batteriers cyklerbarhed ved at bruge kobbersulfid som elektrodemateriale. Denne strategi har ført til højtydende konverteringsreaktioner og forventes at fremme kommercialiseringen af ​​natriumionbatterier, når de dukker op som et alternativ til lithiumionbatterier.

Professor Jong Min Yuks hold bekræftede den stabile natriumlagringsmekanisme ved hjælp af kobbersulfid, et overlegent elektrodemateriale, der er pulveriseringstolerant og inducerer kapacitetsgenvinding. Deres resultater tyder på, at når man bruger kobbersulfid, natriumion-batterier vil have en levetid på mere end fem år med én opladning om dagen. Endnu bedre, kobbersulfid, sammensat af rigelige naturlige materialer som kobber og svovl, har bedre omkostningskonkurrenceevne end lithium-ion-batterier, som bruger lithium og kobolt.

Materialer af interkalationstypen, såsom grafit, som tjener som kommercialiserede anodematerialer i lithium-ion-batterier, har ikke været levedygtige for højkapacitetsopbevaring af natrium på grund af deres utilstrækkelige mellemlagsafstand. Dermed, materialer af konverterings- og legeringsreaktionstypen er blevet undersøgt for at opfylde højere kapacitet i anodedelen. Imidlertid, disse materialer fremkalder generelt store volumenudvidelser og bratte krystallografiske ændringer, hvilket fører til alvorlig kapacitetsforringelse.

Teamet bekræftede, at semi-kohærente fasegrænseflader og korngrænser i konverteringsreaktioner spillede nøgleroller for at muliggøre pulveriseringstolerante konverteringsreaktioner og kapacitetsgendannelse, henholdsvis.

De fleste batterimaterialer af konverterings- og legeringsreaktionstypen oplever normalt alvorlige kapacitetsforringelser på grund af at have helt forskellige krystalstrukturer og stor volumenudvidelse før og efter reaktionerne. Imidlertid, kobbersulfider gennemgik en gradvis krystallografisk ændring for at lave de semi-kohærente grænseflader, hvilket til sidst forhindrede pulverisering af partikler. Baseret på denne unikke mekanisme, holdet bekræftede, at kobbersulfid udviser en høj kapacitet og høj cykelstabilitet uanset dets størrelse og morfologi.

Professor Yuk sagde, "Natriumionbatterier, der anvender kobbersulfid, kan fremme natriumionbatterier, som kunne bidrage til udviklingen af ​​billige energilagringssystemer og løse problemet med mikrostøv"