나트륨에 대한 안정적인 양극

나트륨 이온 배터리는 큰 나트륨 이온이 앞뒤로 이동할 때 전극을 파괴하는 것을 방지하는 방법이 발견되면 리튬 이온 배터리에 대한 저렴한 대안이 될 수 있습니다.

이러한 배터리의 나트륨 이온 양극으로 칭다오 대학의 재료 과학자들은 이산화티타늄과 흑연을 사용하여 2,000주기 후에도 변하지 않는 안정적인 구조를 생성했습니다.

연구진은 이 배터리가 0.05A/g의 전류 밀도에서 228mAh/g의 가역 비용량을 나타냈으며, 1A/g에서 2000사이클 이후 100% 용량 유지를 보였다고 밝혔습니다. "Na3V2(PO4)3를 음극으로 사용하여 조립된 전체 코인 셀은 220Wh/kg의 에너지 밀도를 전달했습니다."

연구팀은 2차원 채널이 존재하기 때문에 결정 구조가 Na+ 이온에 다공성인 '아나타제'로 알려진 TiO2 형태를 원료로 선택했습니다.

그러나 칭다오의 Xiu Song Zhao 교수에 따르면 아나타제는 전자 전도성이 낮고 이온 확산 속도가 더 좋을 수 있습니다.

대부분의 배터리 전극 구성에 공통적으로 적용되는 대답은 다공성 전도성 매트릭스에 견고하게 고정된 미세한 입자를 사용하여 재료의 상대적 표면적을 늘리는 것입니다.

이를 위한 Zhao의 접근 방식은 탄소로 덮인 해면질의 열적으로 안정한 아나타제를 합성하기 위해 졸-겔 화학을 활용하는 것이었습니다.

온도는 아나타제의 결정 구조를 나트륨 이온을 덜 저장할 수 있는 다른 형태의 TiO2로 변화시킬 수 있기 때문에 열 안정성이 여기서 중요합니다. 칭다오팀은 양극재가 750°C까지 안정적이라고 밝혔다.

Zhao는 "이 연구는 전자 전도도와 이온 확산 역학을 향상시키기 위해 특별한 구조를 가진 아나타제를 준비했습니다"라고 말했습니다. "고성능 이산화티타늄 기반 양극 소재를 합성하는 방법과 아나타제의 저장 메커니즘을 연구하기 위한 아이디어를 제공합니다."

이 작업은 Energy Material Advances에 게재된 '열적으로 안정한 아나타제의 나트륨 이온 저장 특성'에 설명되어 있습니다.