सियांगटन विश्वविद्यालय की एक संयुक्त टीम ने सोडियम-आयन बैटरी में कैथोड सामग्री के डिजाइन के लिए एक नया प्रतिमान प्रस्तावित किया है

31 मार्च को, शियांगतान विश्वविद्यालय के रसायन विज्ञान स्कूल के प्रोफेसर लियू ली के नेतृत्व में एक शोध दल ने, नानजिंग टेक विश्वविद्यालय और नानकाई विश्वविद्यालय की टीमों के सहयोग से, सोडियम-आयन बैटरी के कैथोड सामग्री के क्षेत्र में अभूतपूर्व प्रगति की। संबंधित निष्कर्ष हाल ही में अंतर्राष्ट्रीय पत्रिका *जर्नल ऑफ द अमेरिकन केमिकल सोसाइटी* में प्रकाशित हुए थे।

सोडियम-आयन बैटरी, अपने प्रचुर सोडियम संसाधनों के साथ, बड़े पैमाने पर ऊर्जा भंडारण के लिए एक आदर्श विकल्प हैं। हालांकि, चार्ज-डिस्चार्ज चक्रों के दौरान जटिल चरण संक्रमण और वोल्टेज हिस्टैरिसीस उनकी ऊर्जा घनत्व और चक्र जीवन को गंभीर रूप से सीमित करते हैं। पारंपरिक संशोधन रणनीतियाँ लेयर्ड ऑक्साइड के इन-प्लेन डिज़ाइन पर ध्यान केंद्रित करती हैं, जिससे आउट-ऑफ-प्लेन संरचनात्मक अस्थिरता की समस्या का समाधान करना मुश्किल हो जाता है।

इस बार, शोध दल ने क्रिस्टलोग्राफिक समरूपता के दृष्टिकोण से इस मुद्दे को हल किया, एक नई रणनीति का प्रस्ताव दिया जिसे "आउट-ऑफ-प्लेन समरूपता डिज़ाइन" कहा जाता है। क्षार धातु परत में चार्ज डिसप्रपोर्शनेशन पेश करके, उन्होंने P3-प्रकार लेयर्ड ऑक्साइड में मोनोक्लिनिक जाली विकृति को प्रेरित किया, जिससे अद्वितीय आउट-ऑफ-प्लेन समरूपता बनी। इसने P-प्रकार और O-प्रकार सोडियम आयन इंटरस्टीशियल साइटों के सह-अस्तित्व को प्राप्त किया, लंबी दूरी के ऑक्सीजन आयन स्लाइडिंग को अवरुद्ध किया, और हानिकारक चरण संक्रमणों को प्रभावी ढंग से दबा दिया।

परीक्षणों से पता चलता है कि इस रणनीति के आधार पर तैयार की गई कैथोड सामग्री 100 चक्रों के बाद केवल 0.16V के चक्र-औसत वोल्टेज लैग का प्रदर्शन करती है, जिसमें 437 Wh/kg की ऊर्जा घनत्व होती है। 100 mA/g की वर्तमान घनत्व पर, 200 चक्रों के बाद क्षमता प्रतिधारण दर 80.2% तक पहुँच जाती है, जो तुलनात्मक सामग्रियों से कहीं बेहतर है। यह रणनीति मजबूत सार्वभौमिकता प्रदर्शित करती है और इसे अन्य लेयर्ड इलेक्ट्रोड सिस्टम तक बढ़ाया जा सकता है, जो सोडियम-आयन बैटरी के औद्योगीकरण के लिए महत्वपूर्ण तकनीकी सहायता प्रदान करती है।