Mokslininkai kuria nebrangią-natrio-jonų bateriją su pigiomis elektrodų medžiagomis

Tarptautinė tyrimų grupė sukūrė natrio -jonų baterijos (SIB) saugojimo sistemą, pagrįstą P2 tipo katodo medžiaga, žinoma kaip Na0,67Mn0,33Ni0,33Fe0,33O2, ir anodą, paremtą kieta anglies medžiaga, pagaminta iš levandų žiedų.

Siūloma sistemos konfigūracija skirta nebrangiai{0}}gaminti, tuo pačiu užtikrinant mastelį ir aplinkos tvarumą, nes dvi elektrodų medžiagos apibūdinamos kaip „plačiai prieinamos“ pirmtakos.

„Augalų įvairovė ir gamybos pajėgumai yra svarbūs veiksniai, darantys įtaką SIB komercializavimui, nes augalinės{0}}kietosios anglies yra tvarios ir ekonomiškos“, – aiškino mokslininkai. „Iš augalų gaunama kietoji anglis išsaugo augalų audinių mikrostruktūras, taip pagerindama elektrolitų įsiskverbimą ir natrio difuziją.

Mokslininkai apskaičiavo, kad pasaulinė levandų produkcija yra maždaug 1000–1500 tonų per metus. Tačiau tik nedidelė dalis šios produkcijos gali būti panaudota elektrodų medžiagoms, nes tik gėlių likučiai tinka paversti kietąja anglimi.

Jie taip pat pažymėjo, kad kietajame anglies anode ir P2-tipo katode pilname elemente yra nepakankamai natrio rezervuarų, todėl elektrocheminis efektyvumas prastas. „Dabartinis darbas pašalina šią spragą įvertindamas visą P2-Na0,67Mn0,9Ni0,1O2 ląstelių veikimą kartu su levandų gėlių atliekomis gauta kietąja anglimi, taikant skirtingus presodiacijos metodus“, – paaiškino jie.

Mokslininkai naudojo rentgeno spindulių difrakciją (XRD), skenuojamąją elektronų mikroskopiją (SEM), rentgeno fotoelektroninę spektroskopiją (XPS), Furjė-transformacijos infraraudonąją spektroskopiją (FTIR) ir Ramano spektroskopiją, kad apibūdintų SIB sistemos katodą ir katodą P6, o katodo ir katodo P6 struktūra nustatė, kad anodas rodė būdingas plačias amorfinės anglies smailes.

SEM ir TEM atskleidė, visų pirma, mikrometro{0}}dydžio katodo grūdelius ir porėtą kietą anglies paviršių, o EDS ir XPS parodė, kad medžiaga turi gerą struktūrinį stabilumą. Tolesnė analizė taip pat parodė, kad nikelio (Ni) įtraukimas pagerino katodo struktūrines, elektronines ir elektrochemines savybes.

Be to, elektrocheminis bandymas atskleidė pradinę 200 mAh/g katodo ir 360 mAh/g anodo talpą, o po 100 ciklų talpa išlaikoma 42 % ir 67,4 %. Apskritai buvo nustatyta, kad Ni dopingas pagerino katodo laidumą ir stabilumą, o anodas pasižymėjo geru natrio kaupimo našumu, palaikydamas stiprų pus{6}}ląstelių ir potencialų pilnos{7}ląstelės veikimą, teigia mokslininkai.

„Šiame išsamiame tyrime pabrėžiamas potencialas sukurti SIB naudojant nebrangias{0}} ir tvarias elektrodų medžiagas“, – padarė išvadą jie. "Presodifikacijos strategijų optimizavimas suteikia galimybę naudoti pažangias komercines ir keičiamo dydžio SIB technologijas."

Sistema buvo aprašyta tyrime „Respublikoje „Journal of Source of Soaking“ paskelbtame tyrime -efektyvios natrio-jonų baterijos, kuriose naudojamas Na0,67Mn0,9Ni0,1O2 katodas ir levandų-gėlių-atliekos-iš kietosios anglies, naudojant lyginamąjį išankstinį-maitinimo metodą. Mokslininkų komandą sudarė mokslininkai iš Turkijos Inonu universiteto, Stambulo technikos universiteto, Malatya Turgut Ozal universiteto ir Aksaray universiteto, taip pat Korėjos mokslo ir technologijų instituto bei Pakistano Quaid{11}}i-Azam universiteto ir kt.