Un equipo conjunto de la Universidad de Xiangtan propone un nuevo paradigma para el diseño de materiales de cátodo en baterías de iones de sodio

El 31 de marzo, un equipo de investigación dirigido por el profesor Liu Li de la Facultad de Química de la Universidad de Xiangtan, en colaboración con equipos de la Universidad Tecnológica de Nanjing y la Universidad de Nankai, logró avances pioneros en el campo de los materiales catódicos para baterías de iones de sodio. Los hallazgos relacionados se publicaron recientemente en la revista internacional *Journal of the American Chemical Society*.

Las baterías de iones de sodio, con sus abundantes recursos de sodio, son una opción ideal para el almacenamiento de energía a gran escala. Sin embargo, las complejas transiciones de fase y la histéresis de voltaje durante los ciclos de carga-descarga limitan severamente su densidad de energía y vida útil. Las estrategias de modificación tradicionales se centran en el diseño en el plano de óxidos en capas, lo que dificulta abordar el problema de la inestabilidad estructural fuera del plano.

Esta vez, el equipo de investigación abordó el problema desde la perspectiva de la simetría cristalográfica, proponiendo una nueva estrategia llamada "diseño de simetría fuera del plano". Al introducir la desproporción de carga en la capa de metal alcalino, indujeron distorsión de la red monoclínica en óxidos en capas de tipo P3, creando una simetría fuera del plano única. Esto logró la coexistencia de sitios intersticiales de iones de sodio de tipo P y tipo O, bloqueó el deslizamiento de iones de oxígeno a largo plazo y suprimió eficazmente las transiciones de fase perjudiciales.

Las pruebas muestran que el material catódico preparado basándose en esta estrategia exhibe un desfase de voltaje promedio del ciclo de solo 0,16 V después de 100 ciclos, con una densidad de energía de 437 Wh/kg. A una densidad de corriente de 100 mA/g, la tasa de retención de capacidad alcanza el 80,2% después de 200 ciclos, superando con creces la de los materiales comparativos. Esta estrategia demuestra una gran universalidad y puede extenderse a otros sistemas de electrodos en capas, proporcionando un soporte tecnológico clave para la industrialización de las baterías de iones de sodio.