Prof.Yuk e i suoi due dottorandi Parks. Attestazione:KAIST
I ricercatori hanno presentato una nuova strategia per estendere la ciclabilità delle batterie agli ioni di sodio utilizzando solfuro di rame come materiale dell'elettrodo. Questa strategia ha portato a reazioni di conversione ad alte prestazioni e dovrebbe far progredire la commercializzazione delle batterie agli ioni di sodio man mano che emergono come alternativa alle batterie agli ioni di litio.
Il team del professor Jong Min Yuk ha confermato il meccanismo stabile di stoccaggio del sodio utilizzando solfuro di rame, un materiale dell'elettrodo superiore che tollera la polverizzazione e induce il recupero della capacità. I loro risultati suggeriscono che quando si impiega solfuro di rame, Le batterie agli ioni di sodio avranno una durata di oltre cinque anni con una carica al giorno. Anche meglio, solfuro di rame, composto da abbondanti materiali naturali come rame e zolfo, ha una migliore competitività in termini di costi rispetto alle batterie agli ioni di litio, che utilizzano litio e cobalto.
Materiali di tipo intercalare come grafite, che servono come materiali anodici commercializzati nelle batterie agli ioni di litio, non sono state praticabili per lo stoccaggio di sodio ad alta capacità a causa della loro spaziatura tra gli strati insufficiente. Così, sono stati esplorati materiali di tipo a reazione di conversione e lega per soddisfare una maggiore capacità nella parte anodica. Però, quei materiali generalmente portano a grandi espansioni di volume e bruschi cambiamenti cristallografici, che portano a un grave degrado della capacità.
Il team ha confermato che le interfacce di fase semi-coerenti e i confini dei grani nelle reazioni di conversione hanno giocato un ruolo chiave nel consentire reazioni di conversione tolleranti alla polverizzazione e il recupero della capacità, rispettivamente.
Modello schematico che dimostra i bordi dei grani e le formazioni delle interfacce di fase. Attestazione:KAIST
La maggior parte dei materiali per batterie a reazione di conversione e lega di solito subiscono gravi degradi della capacità a causa della presenza di strutture cristalline completamente diverse e dell'espansione di grande volume prima e dopo le reazioni. Però, solfuri di rame hanno subito un graduale cambiamento cristallografico per rendere le interfacce semi-coerenti, che alla fine ha impedito la polverizzazione delle particelle. Sulla base di questo meccanismo unico, il team ha confermato che il solfuro di rame presenta un'elevata capacità e un'elevata stabilità del ciclo indipendentemente dalle sue dimensioni e morfologia.
Il professor Yuk ha detto, "Le batterie agli ioni di sodio che utilizzano solfuro di rame possono far avanzare le batterie agli ioni di sodio, che potrebbe contribuire allo sviluppo di sistemi di accumulo di energia a basso costo e affrontare il problema delle micropolveri"
