Aplicación práctica de materiales de electrodo de batería de iones de sodio

Las baterías de iones de sodio están atrayendo cada vez más atención debido a sus abundantes recursos y bajos precios. Para la construcción de sistemas de baterías de iones de sodio para almacenamiento de energía a gran escala, es fundamental elegir una materia prima simple y de bajo costo. Recientemente, el profesor Huang Yunhui del Instituto de Investigación de Nuevas Energías Automotrices de la Universidad de Tongji, el profesor Luo Wei y el profesor Hu Liangbing de la Universidad de Maryland se unieron para presentar un artículo prospectivo titulado APerspectiveonElertrodeMaterialsofSodium-ionBatteriestowardsPracticalApplication en la principal revista internacional ACSEnergyLetters. Huang Yangyang, estudiante de doctorado en la Universidad de Tongji, es el primer autor de este artículo. Este documento presenta principalmente varios materiales de electrodos de batería de iones de sodio con potencial de aplicación práctica y las perspectivas de desarrollo de estos materiales.

El artículo expone los requisitos de comercialización de los materiales de los electrodos de batería de iones de sodio. Sobre esta base, se analizan en detalle el estado de investigación y el estado de industrialización de la batería de iones de sodio. En el aspecto de los materiales de cátodos, el papel presenta principalmente la aplicación y los problemas existentes de óxidos en capas a base de hierro-manganeso, azul de Prusia a base de hierro-manganeso y compuestos polianiónicos a base de hierro en baterías de iones de sodio. En el aspecto de materiales anódicos, el papel introduce principalmente materiales de carbono duro y un precursor que sintetiza carbono duro a bajo costo.

Al final del artículo, se discuten los problemas de los materiales anteriores y la dirección del desarrollo futuro. Se presenta brevemente la comercialización actual de baterías de iones de sodio. Al mismo tiempo, se comparan las ventajas y desventajas de las baterías de iones de sodio a base de agua y las baterías de plomo-ácido, y se prosigue la aplicación de las baterías de iones de sodio a base de agua en el almacenamiento a gran escala.

Figura 1. (a) Curva de carga y descarga de Na2 / 3Mn1 / 2Fe1 / 2O2 tipo P2. (b) Un gráfico de la carga y descarga del O3 tipo Na2 / 3Mn1 / 2Fe1 / 2O2. (c) Diagrama de ciclo del ciclo de vida de Na0.67 [Fe0.5Mn0.5] O2 con diferente contenido de Na3N. (d) Patrón XRD de Na0.9Cu0.22-Fe0.3Mn0.48O2. (e) Diagrama de ciclo de vida de Na0.9Cu0.22-Fe0.3Mn0.48O2. (f) Una batería de paquete blando de 2 Ah compuesta por un electrodo positivo de Na0,9Cu0,22-Fe0,3Mn0,48O2 y un electrodo negativo de carbón duro. (g) Diagrama de ciclo de vida de la batería de paquete blando. (h) Gráfico de carga y descarga de una batería de paquete blando de 1 Ah compuesta por un electrodo positivo de NaNi1 / 3Mn1 / 3Fe1 / 3O2 y un electrodo negativo de carbón duro. (i) Diagrama de ciclo de vida de NaLi0.05Ni0.3Mn0.5Cu0.1Mg0.05O2 a diferentes corrientes.

Figura 2. (a) Diagrama esquemático de Na3V2 (PO4) 2F1 + 2xO2-2x (0 ≤ x ≤ 1). (b) Potenciales operativos de diferentes materiales poliméricos. (cd) Gráfico de carga y descarga de Na3V2 (PO4) 2F1 + 2xO2-2x (0 ≤ x ≤ 1). (e) Un diagrama estructural de Na2Fe2 (SO4) 3. (f) Gráfico de carga y descarga de Na2Fe2 (SO4) 3.

Figura 3. (a) Gráfico de carga y descarga de Na1.92FeFe (CN) 6. (b) Un gráfico de la carga y descarga de Na2MnFe (CN) 6 después de la eliminación de H2O. (c) Un mapa de equipo sintético a gran escala de 10 a 100 kg de azul de Prusia. (d) Mapa de vida del ciclo del azul de Prusia para síntesis a gran escala. (e) El azul de Prusia es un producto de batería de paquete blando con un carbón duro positivo como electrodo negativo. (f) Diagrama de ciclo de vida de la batería de paquete blando a temperatura ambiente. (g) Un diagrama de la tasa de retención de capacidad de la batería de paquete blando a diferentes temperaturas. (h) Diagrama de ciclo de vida de la batería de paquete blando a alta temperatura. (i) Diagrama esquemático del azul de Prusia de Cu-Fe como una batería de iones de sodio a base de agua en la que se utiliza un electrodo positivo de azul de Prusia de Mn-Fe como electrodo negativo.

Figura 4. (a) Curva de carga y descarga de carbono duro obtenida por pirólisis de glucosa a diferentes temperaturas (b) Gráficas de carga y descarga de carbono duro obtenidas a diferentes temperaturas de carbonización. (c) Un diagrama de producto de batería de paquete blando de 2Ah con carbón duro como electrodo negativo. (d) Cuadro de rendimiento de la velocidad de la batería del paquete blando. (e) Diagrama de ciclo de vida de la batería de paquete blando. (f) Curvas de carga y descarga de los productos de carbono duro de Kuraray. (g) Diagrama del mecanismo "incrustado-adsorbido" de carbono duro. (h) Diagrama del mecanismo de "adsorción-incrustación" de carbono duro. (i) Diagrama del mecanismo de "adsorción-llenado" del carbón duro.

La página contiene el contenido de la traducción automática.