Un team congiunto dell'Università di Xiangtan propone un nuovo paradigma per la progettazione di materiali catodici nelle batterie agli ioni di sodio

Il 31 marzo, un team di ricerca guidato dal Professor Liu Li della School of Chemistry della Xiangtan University, in collaborazione con team della Nanjing Tech University e della Nankai University, ha compiuto progressi rivoluzionari nel campo dei materiali catodici per batterie agli ioni di sodio. I risultati correlati sono stati recentemente pubblicati sulla rivista internazionale *Journal of the American Chemical Society*.

Le batterie agli ioni di sodio, con le loro abbondanti risorse di sodio, sono una scelta ideale per l'accumulo di energia su larga scala. Tuttavia, le complesse transizioni di fase e l'isteresi di tensione durante i cicli di carica-scarica limitano gravemente la loro densità energetica e la durata del ciclo. Le strategie di modifica tradizionali si concentrano sulla progettazione in-plane degli ossidi stratificati, rendendo difficile affrontare il problema dell'instabilità strutturale out-of-plane.

Questa volta, il team di ricerca ha affrontato il problema dalla prospettiva della simmetria cristallografica, proponendo una nuova strategia chiamata "progettazione di simmetria out-of-plane". Introducendo la disproporzione di carica nello strato di metallo alcalino, hanno indotto una distorsione del reticolo monoclinico negli ossidi stratificati di tipo P3, creando una simmetria out-of-plane unica. Ciò ha ottenuto la coesistenza di siti interstiziali di ioni di sodio di tipo P e di tipo O, ha bloccato lo scorrimento a lungo raggio degli ioni di ossigeno e ha efficacemente soppresso le transizioni di fase dannose.

I test mostrano che il materiale catodico preparato sulla base di questa strategia presenta un ritardo di tensione medio del ciclo di soli 0,16 V dopo 100 cicli, con una densità energetica di 437 Wh/kg. A una densità di corrente di 100 mA/g, il tasso di ritenzione della capacità raggiunge l'80,2% dopo 200 cicli, superando di gran lunga quello dei materiali comparativi. Questa strategia dimostra una forte universalità e può essere estesa ad altri sistemi di elettrodi stratificati, fornendo un supporto tecnologico chiave per l'industrializzazione delle batterie agli ioni di sodio.