Luftstabilitet af natriumbaserede lagdelte oxidkatodematerialer

Natrium-ion-batterier anses for at være et af de mest lovende alternative systemer til lithium-ion-batterier, især til store applikationer. Natriumbaserede overgangsmetaloxider med lagdelt struktur har været i fokus for undersøgelser på grund af fordelene ved let syntese, stabil struktur og høje energitætheder. Desværre er de fleste lagdelte katodematerialer luftfølsomme, hvilket fører til høje fremstillingsomkostninger for natrium-ion-batterier og i høj grad hæmmer den praktiske udnyttelse af natrium-ion-batterier.

For at fremme den praktiske anvendelse af natrium-ion-batterier skal deres dårlige luftstabilitet forstås og løses. I en gennemgang, der opsummerer den seneste forståelse, og der ønskes løsninger på luftfølsomhed, opsummerede forfatterne først de grundlæggende principper for natriumbaserede lagdelte oxidmaterialer, koncentrerede sig derefter om luftstabiliteten af ​​lagdelte katoder og bragte nøglespørgsmål op for forskersamfundets opmærksomhed.

Mekanismen for luftfølsomhed er kompleks og involverer flere kemiske og fysiske reaktioner. Flere komponenter i luft, såsom oxygen, vand og kuldioxid, deltager i reaktionen med lagdelt oxidkatodemateriale, afhængigt af katodematerialets krystalstruktur. Forskellige strategier til at forbedre luftstabiliteten, herunder indførelse af overfladebelægning, vask af katodematerialer og elementsubstitution i enten overgangsmetalsteder eller natriumsteder, blev diskuteret.

Forfatterne har fundet ud af, at der mangler lærerig information til rationelt at designe praktiske materialer. De fremskridt, der hvert år gøres på dette område, er dog opmuntrende. Desuden, da de fleste strategier beskrevet i denne gennemgang ikke er gensidigt udelukkende, kan forskellige strategier kombineres for at multiplikativt modificere materialerne for at opnå en synergistisk effekt. Det er håbet, at denne gennemgang vil være nyttig for forskersamfundet og i udviklingen af ​​implementeringen af ​​natrium-ion-batterier.

Forskningen er publiceret i Science China Chemistry af Dr. Hu-Rong Yao (Fujian Normal University), Dr. Lituo Zheng (Fujian Normal University), Prof. Sen Xin (Institut of Chemistry, Chinese Academy of Sciences) og Prof. Yu-Guo Guo (Institut of Chemistry, kinesisk Videnskabernes Akademi). + Udforsk yderligere

Nyt materiale skubber natriumion-batterier til at udfase kostbart lithium