A tudósok alacsony-költségű nátrium-akkumulátort terveznek olcsó elektródaanyagokból

Egy nemzetközi kutatócsoport nátrium{0}}ion akkumulátor (SIB) tárolórendszert tervezett, amely a Na0,67Mn0,33Ni0,33Fe0,33O2 néven ismert P2-típusú katódanyagon és egy levendulavirágból készült kemény szénanyagon alapuló anódon alapul.

A javasolt rendszerkonfiguráció az alacsony költségű{0}}gyártást szolgálja, miközben biztosítja a méretezhetőséget és a környezeti fenntarthatóságot, mivel a két elektródaanyagot "széles körben hozzáférhető" előanyagként írják le.

"A növények sokfélesége és a termelési kapacitás fontos tényezők, amelyek befolyásolják a SIB-k kereskedelmi forgalomba hozatalát, mivel a növényi eredetű kemény szénszálak fenntarthatóak és gazdaságosak" - magyarázták a kutatók. "A növényekből származó kemény szén megőrzi a növényi szövetek mikrostruktúráit, ezáltal fokozza az elektrolit behatolását és a nátrium diffúzióját.

A tudósok a globális levendulatermelést évente körülbelül 1000–1500 tonnára becsülték. Ennek a termelésnek azonban csak kis töredéke használható fel elektródaanyagokhoz, mivel csak a virágmaradvány alkalmas kemény szénné alakításra.

Azt is megjegyezték, hogy a kemény szénanód és a P2- típusú katód a teljes cellában nem rendelkezik elegendő nátrium-tartállyal, ami rossz elektrokémiai teljesítményhez vezet. "A jelen munka ezt a hiányosságot a P2-Na0,67Mn0,9Ni0,1O2 és a levendulavirágból származó, kemény szénnel párosított teljes -sejtteljesítmény értékelésével orvosolja, különböző presodiációs megközelítések mellett" - magyarázták tovább.

A tudósok röntgendiffrakciót (XRD), pásztázó elektronmikroszkópot (SEM), röntgenfotoelektron-spektroszkópiát (XPS), Fourier-transzformációs infravörös spektroszkópiát (FTIR) és Raman-spektroszkópiát alkalmaztak a SIB rendszer katódjának és anódjának P6 szerkezetének jellemzésére, míg a P3 katód és anód szerkezete azt találta. az anód jellegzetes széles amorf széncsúcsokat mutatott.

A SEM és a TEM különösen mikrométeres{0}}méretű katódszemcséket és porózus kemény szénfelületet mutatott ki, az EDS és XPS pedig azt mutatta, hogy az anyag jó szerkezeti stabilitással rendelkezik. A további elemzések azt is kimutatták, hogy a nikkel (Ni) beépítése javította a katód szerkezeti, elektronikus és elektrokémiai teljesítményét.

Ezenkívül az elektrokémiai tesztelés 200 mAh/g kezdeti kapacitást mutatott ki a katódnál és 360 mAh/g az anódnál, 100 ciklus után 42% és 67,4% kapacitásmegtartás mellett. Összességében azt találták, hogy a Ni-adalékolás javítja a katód vezetőképességét és stabilitását, és az anód jó nátriumtároló teljesítményt mutatott, ami a kutatók szerint erős félcella- és potenciális teljes{7}cella-teljesítményt támogat.

„Ez az átfogó tanulmány rávilágít az alacsony{0}}költségű és fenntartható elektródaanyagokkal rendelkező SIB-ek fejlesztésének lehetőségeire” – összegezték. "Az előállítási stratégiák optimalizálása lehetőséget kínál a fejlett kereskedelmi és skálázható SIB technológiákra."

A rendszert a Journal of Source of Soaking megközelítésben közzétett „Költséghatékony nátrium-akkumulátorok Na0,67Mn0,9Ni0,1O2 katóddal és levendula-virág-hulladék-keményszénből származó, összehasonlító elő-keményszénből” című tanulmányban ismertették. A kutatócsoport többek között a török ​​Inonu Egyetem, az Isztambuli Műszaki Egyetem, a Malatya Turgut Ozal Egyetem és az Aksaray Egyetem, valamint a Koreai Tudományos és Technológiai Intézet és a pakisztáni Quaid{11}}i-Azam Egyetem tudósaiból állt.