Sebuah tim gabungan dari Universitas Xiangtan mengusulkan paradigma baru untuk desain material katoda dalam baterai ion natrium

Pada tanggal 31 Maret, sebuah tim peneliti yang dipimpin oleh Profesor Liu Li dari School of Chemistry di Xiangtan University, bekerja sama dengan tim dari Nanjing Tech University dan Nankai University, membuat kemajuan terobosan di bidang material katoda untuk baterai ion natrium. Temuan terkait baru-baru ini diterbitkan dalam jurnal internasional *Journal of the American Chemical Society*.

Baterai ion natrium, dengan sumber daya natriumnya yang melimpah, merupakan pilihan ideal untuk penyimpanan energi skala besar. Namun, transisi fase yang kompleks dan histeresis tegangan selama siklus pengisian-pengosongan sangat membatasi kerapatan energi dan masa pakai siklusnya. Strategi modifikasi tradisional berfokus pada desain lapisan oksida secara in-plane, sehingga sulit untuk mengatasi masalah ketidakstabilan struktural secara out-of-plane.

Kali ini, tim peneliti mendekati masalah ini dari perspektif simetri kristalografi, mengusulkan strategi baru yang disebut "desain simetri out-of-plane." Dengan memperkenalkan disproporsionasi muatan di lapisan logam alkali, mereka menginduksi distorsi kisi monoklinik pada oksida berlapis tipe P3, menciptakan simetri out-of-plane yang unik. Hal ini mencapai koeksistensi situs interstisial ion natrium tipe P dan tipe O, memblokir pergeseran ion oksigen jarak jauh, dan secara efektif menekan transisi fase yang berbahaya.

Pengujian menunjukkan bahwa material katoda yang disiapkan berdasarkan strategi ini menunjukkan kelambatan tegangan rata-rata siklus hanya 0,16V setelah 100 siklus, dengan kerapatan energi 437 Wh/kg. Pada kerapatan arus 100 mA/g, tingkat retensi kapasitas mencapai 80,2% setelah 200 siklus, jauh melampaui material pembanding. Strategi ini menunjukkan universalitas yang kuat dan dapat diperluas ke sistem elektroda berlapis lainnya, memberikan dukungan teknologi kunci untuk industrialisasi baterai ion natrium.