2024-07-13 01:30:35
NaNiO2 substitué par Ti4+. Crédit : Siyu An et Torsten Brezesinski / Laboratoire de batteries et d’électrochimie (BELLA), Institut de nanotechnologie, Institut de technologie de Karlsruhe (KIT)
Des chercheurs du laboratoire des matériaux du lac Songshan ont réalisé des progrès significatifs dans la technologie des batteries sodium-ion (SIB) en améliorant les performances de cyclage de la cathode NaNiO2. publié dans l’édition en ligne de Materials Futures.
Ils ont réussi à synthétiser pour la première fois le matériau actif cathodique NaNi0,9Ti0,1O2, qui offre une capacité spécifique de 190 mAh/g, le positionnant ainsi comme un candidat potentiel pour une application dans les SIB à haute densité énergétique. Cette approche innovante améliore non seulement la stabilité des batteries, mais nous propulse également vers des solutions avancées de stockage d’énergie.
Grâce à sa capacité spécifique théorique élevée, le NaNiO2 (NNO) présente un grand potentiel en tant que matériau de batterie sodium-ion de type O3 pour des applications de stockage d’énergie au-delà du lithium. Cependant, les échanges des gros ions Na+ peuvent provoquer de graves glissements intercouches et des changements de volume, réduisant ainsi les performances de cyclage. De plus, la distorsion Jahn-Teller induite par le Ni3+, une disposition inégale des électrons autour des orbitales de l’ion, a un impact négatif sur la cyclabilité à long terme.
La résolution de ces problèmes peut améliorer considérablement l’application pratique du NNO dans un avenir proche.
Une équipe de recherche de l’Institut de technologie de Karlsruhe (KIT) a introduit avec succès 10 mol% de Ti4+ dans le site Ni de NNO. Cela permet de maintenir une plus grande distance entre les plaques dans les phases déficientes en Na et d’atténuer l’activité de Jahn-Teller en réduisant l’état d’oxydation moyen du Ni.
Bien que NaNi0,9Ti0,1O2 (NNTO) montre des améliorations significatives des performances de cyclage par rapport au NNO, il est toujours confronté à des problèmes de variations de volume importantes pendant le fonctionnement de la batterie et de perte irréversible d’oxygène du réseau à des potentiels élevés.
Ces problèmes conduisent à une instabilité structurelle et à une dégradation de la capacité. Pour remédier à la dégradation/défaillance électro-chimio-mécanique, des dopants peuvent être introduits dans les sites Na et/ou métaux de transition du NNTO.
En combinant des techniques de caractérisation physique et électrochimique, des informations sur les raisons potentielles de la diminution de la capacité du NNTO sont obtenues, offrant de nouvelles pistes pour adapter ce matériau actif de cathode prometteur.
Ces résultats devraient avoir de vastes implications pour la batterie sodium-ion en fournissant un nouveau matériau pour les applications de stockage d’énergie électrochimique à haute densité énergétique.
Plus d’information:
Siyu An et al, Amélioration des performances de cyclage de la cathode NaNiO2 dans les batteries sodium-ion par substitution du titane, Materials Futures (2024). DOI : 10.1088/2752-5724/ad5faa
Fourni par le laboratoire des matériaux du lac Songshan
Citation: Amélioration des performances de cyclage des batteries sodium-ion grâce à la substitution du titane (2024, 12 juillet) récupéré le 12 juillet 2024 à partir de
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