L'attrazione elettrostatica degli strati di V2O5 alterati elettrochimicamente fornisce una forte forza trainante per il Na+.
I catodi da 3 V altamente efficienti per batterie ricaricabili agli ioni di sodio sono stati sviluppati dagli utenti dell'Argonne National Laboratory's Materials Science, Scienze chimiche e ingegneria, e scienze dei raggi X, così come l'Università di Chicago, insieme al Center for Nanoscale Materials NanoBio Interfaces Group. Con una capacità quasi teorica di 250 mAh/g, eccellente capacità di velocità e durata del ciclo, ed elevate densità di energia e potenza di 760 Wh/kg e 1200 W/kg, rispettivamente, questi V . a doppio strato 2 oh 5 possono essere utilizzati in applicazioni a temperatura ambiente.
I sistemi di batterie ricaricabili con ioni di trasporto diversi dal litio offrono un'alternativa alle batterie agli ioni di litio che amplierebbe sostanzialmente il mercato dell'accumulo di energia esistente, che si basa principalmente sulla tecnologia agli ioni di litio. Le batterie a base di sodio sono particolarmente attraenti:il sodio è un prodotto economico, non tossico, ed elemento abbondante che è distribuito uniformemente in tutto il mondo e quindi sarebbe ideale come ione di trasporto per batterie ricaricabili.
L'approccio di questo team di ricerca per ottenere l'intercalazione degli ioni sodio è stato quello di utilizzare materiali su scala nanometrica che hanno strutture a strati bidimensionali con spaziature intercalari regolabili in grado di adattarsi a grandi cambiamenti di volume. Studi di caratterizzazione del sincrotrone ex situ e in situ hanno rivelato che l'assorbimento di ioni sodio induce l'organizzazione della struttura complessiva di vanadia insieme alla comparsa di un ordine a lungo raggio tra gli strati. Dopo deiintercalazione del sodio, l'ordine a lungo raggio viene perso mentre la struttura intrastrato è ancora conservata. L'induzione dell'ordinamento dei nanomateriali in operando ha quindi consentito di realizzare la massima capacità elettrodica possibile ottimizzando l'equilibrio delle forze elettrostatiche. L'elasticità migliorata e l'eccezionale stabilità a lungo termine di questa struttura a struttura aperta rendono il V2O5 a doppio strato un materiale catodico adatto per batterie al sodio ricaricabili ad alta densità di energia.
