یک تیم مشترک از دانشگاه Xiangtan الگوی جدیدی را برای طراحی مواد کاتدی در باتری‌های سدیم یون پیشنهاد می‌کند.

در تاریخ ۳۱ مارس، یک تیم تحقیقاتی به رهبری پروفسور لیو لی از دانشکده شیمی دانشگاه شیانگتان، با همکاری تیم‌هایی از دانشگاه فناوری نانجینگ و دانشگاه نانکای، پیشرفت‌های چشمگیری در زمینه مواد کاتدی برای باتری‌های سدیم-یون داشتند. یافته‌های مرتبط اخیراً در مجله بین‌المللی *Journal of the American Chemical Society* منتشر شده است.

باتری‌های سدیم-یون، با منابع فراوان سدیم خود، گزینه‌ای ایده‌آل برای ذخیره‌سازی انرژی در مقیاس بزرگ هستند. با این حال، گذارهای فازی پیچیده و هیسترزیس ولتاژ در طول چرخه‌های شارژ-دشارژ به شدت چگالی انرژی و عمر چرخه آن‌ها را محدود می‌کنند. استراتژی‌های اصلاح سنتی بر طراحی در صفحه اکسیدهای لایه‌ای تمرکز دارند، که پرداختن به مسئله ناپایداری ساختاری خارج از صفحه را دشوار می‌سازد.

این بار، تیم تحقیقاتی این مسئله را از دیدگاه تقارن بلورنگاری مورد بررسی قرار داد و یک استراتژی جدید به نام «طراحی تقارن خارج از صفحه» را پیشنهاد کرد. با معرفی عدم تناسب بار در لایه فلز قلیایی، آن‌ها اعوجاج شبکه مونوکلینیک را در اکسیدهای لایه‌ای نوع P3 القا کردند و تقارن منحصر به فرد خارج از صفحه را ایجاد نمودند. این امر باعث همزیستی سایت‌های بینابینی یون سدیم نوع P و O شد، لغزش یون اکسیژن در برد بلند را مسدود کرد و گذارهای فازی مضر را به طور موثری سرکوب نمود.

آزمایش‌ها نشان می‌دهند که ماده کاتدی آماده شده بر اساس این استراتژی، پس از ۱۰۰ چرخه، تاخیر ولتاژ میانگین چرخه تنها ۰.۱۶ ولت را نشان می‌دهد و چگالی انرژی آن ۴۳۷ وات بر کیلوگرم است. در چگالی جریان ۱۰۰ میلی‌آمپر بر گرم، نرخ حفظ ظرفیت پس از ۲۰۰ چرخه به ۸۰.۲٪ می‌رسد که بسیار بیشتر از مواد مقایسه‌ای است. این استراتژی جهانی بودن قوی را نشان می‌دهد و می‌تواند به سیستم‌های الکترود لایه‌ای دیگر نیز تعمیم یابد و پشتیبانی فنی کلیدی برای صنعتی‌سازی باتری‌های سدیم-یون فراهم کند.