Bisakah baterai natrium-ion menggantikan baterai lithium-ion terpercaya?
Green Tech

Bisakah baterai natrium-ion menggantikan baterai lithium-ion terpercaya?


Dalam Ulasan Fisika Terapan, para peneliti di China menjelaskan bagaimana mereka menerapkan konsep fisik dasar skala atom untuk membangun anoda berkinerja tinggi untuk baterai natrium-ion. Gambar ini menunjukkan baterai natrium-ion softpack buatan sendiri yang mereka buat. Kredit: Jiangping Tu, Yuqian Li, Liyuan Zhang, Xiuli Wang, Xinhui Xia, Dong Xie, dan Changdong Gu

Baterai natrium-ion merupakan pengganti potensial untuk baterai litium, tetapi anoda — elektroda bermuatan positif — yang bekerja dengan baik untuk baterai litium-ion tidak memberikan tingkat kinerja yang sama untuk baterai natrium-ion.

Karbon amorf, yang tidak memiliki struktur kristal, dikenal sebagai anoda yang berguna, karena memiliki cacat dan rongga yang dapat digunakan untuk menyimpan ion natrium. Karbon yang didoping nitrogen / fosfor juga menawarkan sifat listrik yang menarik.

Di Ulasan Fisika Terapan, peneliti di China dari Universitas Zhejiang, Universitas Ningbo, dan Universitas Teknologi Dongguan menjelaskan bagaimana mereka menerapkan konsep fisik dasar skala atom untuk membangun anoda berkinerja tinggi untuk baterai natrium-ion.

“Studi terbaru menunjukkan bahwa karbon amorf yang didoping, terutama karbon amorf yang didoping unsur kaya elektron, adalah anoda yang baik untuk penyimpanan natrium,” kata Tu. “Tapi tidak ada penjelasan umum tentang bagaimana penyimpanan natrium bekerja atau efek doping karbon yang didoping.”

Dalam pencarian jawaban, para peneliti menggunakan konsep orbital tingkat energi untuk menjelaskan afinitas nitrogen pirolik dan ikatan fosfor-oksigen, interaksi atomnya, distribusi elektron, dan konfigurasi awan elektron.

Untuk melihat lebih dekat pada perilaku penyimpanan yang berbeda, mereka menerapkan perhitungan prinsip pertama, yang merupakan metode yang menggunakan besaran fisik dasar untuk menghitung sifat fisik. Ini didasarkan pada fungsi kerapatan elektron, sebuah konsep mekanika kuantum yang dapat mengungkap struktur molekul kristal.

Ketika mereka menganalisis distribusi elektron, parameter kimia sistem, dan energi adsorpsi ion natrium yang tertanam dalam bahan karbon yang dimodifikasi, mereka menemukan bahwa ikatan pirolik nitrogen dan fosfor-oksigen menunjukkan potensi nyata untuk penyimpanan natrium.

“Ion natrium cenderung disimpan di dalam dua struktur ini,” kata Tu.

Para peneliti merancang perawatan hidrotermal untuk membangun prekursor struktur fosfor-oksigen, kemudian mendoping anoda karbon dengan elemen kaya elektron ganda. Ini menunjukkan “peningkatan kinerja elektrokimia dalam siklus hidup dan kapasitas baterai,” kata Tu.

Anoda mereka mencapai siklus hidup 5.000 siklus, dengan peningkatan kapasitas 220 miliampere jam / gram, dan mengurangi kehilangan kapasitas (0,003% / siklus).

“Pekerjaan kami mengisi celah teoritis tentang perilaku penyimpanan natrium dari karbon amorf yang kaya elektron dan memberikan dasar eksperimental untuk menggunakan karbon,” kata Tu. “Kami memberikan arahan untuk memodifikasi bahan karbon untuk baterai natrium-ion skala besar.”


Membuat baterai natrium-ion yang tahan lama


Informasi lebih lanjut:
“Perilaku penyimpanan natrium dari karbon amorf yang mengandung unsur kaya elektron” Ulasan Fisika Terapan, aip.scitation.org/doi/10.1063/5.0029686

Disediakan oleh American Institute of Physics

Kutipan: Dapatkah baterai natrium-ion menggantikan baterai lithium-ion terpercaya? (2021, 12 Januari) diambil 12 Januari 2021 dari https://techxplore.com/news/2021-01-sodium-ion-batteries-trusty-lithium-ion.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Lagutogel