
Propiedades electroquímicas del fluorofosfato de sodio-vanadio sintetizado por un método mecanoquímico. Fuente: Academia de Ciencias de China
Las baterías de iones se muestran prometedoras en el almacenamiento de energía a gran escala debido a los abundantes recursos de materia prima, el bajo costo y la alta seguridad.
Fluorofosfato de sodio y vanadio (Na3(VOPO4)2F) con una densidad de energía teórica de 480 Wh / kg, se considera un fuerte candidato entre varios materiales de cátodos. Sin embargo, la baja conductividad intrínseca y el alto consumo de energía durante el proceso de síntesis dificultan su comercialización.
Científicos del Instituto de Ingeniería de Procesos (IPE) y el Instituto de Física de la Academia de Ciencias de China desarrollaron un método mecanoquímico de un solo paso para la preparación rápida de un compuesto polianiónico, fluorofosfato de vanadio y sodio, como material de cátodo para baterías de iones de sodio. , que exhibió excelentes parámetros de velocidad y estabilidad de ciclo.
Este trabajo fue publicado en Comunicaciones de la naturaleza 14 de mayo.
Preparado para3(VOPO4)2El compuesto F / KB proporcionó una alta capacidad de descarga de 142 mAh g-1 a 0,1 ° C. La capacidad adicional más allá de la capacidad específica teórica (130 mAh g-1) se benefició del almacenamiento interfacial de la carga.
Además, la capacidad específica de 112 mAh g-1 se puede lograr tan bajo como 20 ° C, lo que significa que esta batería de iones de sodio podría cargarse / descargarse por completo en tres minutos.
La excelente estabilidad de ciclo de este material compuesto se demostró mediante una estabilidad de ciclo ultra alta con una retención del 98% durante 10,000 ciclos.
La microscopía electrónica de transmisión de alta resolución reveló que el Na nanocristalino3(VOPO4)2F alrededor de 30 nm se incrustó en el esqueleto de carbono, lo que facilitó la conducción rápida de electrones e iones de Na.
Evolución estructural reversible y cambio insignificante en el volumen de Na3(VOPO4)2El compuesto F / KB durante la carga / descarga también se demostró mediante difracción de rayos X in situ y 23Espectro de resonancia magnética nuclear de Na.
“El método proporciona una estrategia viable para mejorar la velocidad y el rendimiento ciclo Fabricación de materiales catódicos. Además, el producto en una escala de kilogramos indica que el método mecanoquímico es adecuado para la producción rápida y a gran escala de materiales de electrodos para baterías de iones de sodio “- dijo el Prof. Zhao Junmei, coautor del estudio.
Xing Shen et al., Síntesis mecanoquímica rápida de cátodo de polianión con eficiencia electroquímica mejorada para baterías de iones de sodio, Comunicaciones de la naturaleza (2021). DOI: 10.1038 / s41467-021-23132-w
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Academia china de ciencias