高性能ナトリウム･イオン電池用に設計された新しい陰極
Novel Cathode Designed for High-Performance Sodium Ion Batteries
By Li Yuan, Chinese Academy of Science
https://techexplor.com/ より 2021.03.22
大規模なエネルギー貯蔵のためにナトリウム･イオン電池はリチウム・イオン電池の有望な代替品である。しかし、原子量とイオン半径が大きいため、高エネルギーおよび高出力のナトリウム･イオン電池を開発することは困難である。活性材料の大量負荷を伴う電極構造設計は高エネルギーを達成するためのより簡単な戦略である。それは活性材料の割合を増加させ、デバイス／セルのレベルでのエネルギー密度を増加させる可能性がある。
最近、教授が率いるグループ、中国科学院の大連化学物理研究所のLi Xianfeng教授とZheng Qiong博士は高速で超安定なナトリウム･イオン電池用に低屈曲度で高面積容量の陰極を設計および最適化した。その結果は3月18日のAdvanced Energy Materialsに掲載された。
研究者達は非溶媒誘起相分離法に基づいた超高質量負荷の低屈曲性の指のような複合電極を提案した。これにより快適な電子／イオン輸送経路と比較的低い電池抵抗を実現できる。構造上の利点の恩恵を受けて彼等は超高質量負荷(60 mg/cm2)と面積容量(4.0ｍAh/cm2)を備えた準備されたままの電極を得た。10℃の高速度でも面積容量は1.0 mAh/cm2ままであった。
研究者達はまた、均一なNa+分布、穏やかで均一な局所電流密度、および準備されたままの電極内の分極を示した。数値シミュレーションと実験を組合せることで、彼等は低屈曲度の構造が印象的なイオン輸送能力に貢献し、その結果、電気化学的性能の大幅な改善に貢献できることを明らかにした。
この研究は超高質量負荷を備えた低屈曲度電極の設計と最適化のための有望な解決策を示唆している。これにより、高エネルギー／電力密度の高度なナトリウム･イオン電池を開発するための新しい道が開かれる。
