خطوة صلبة للأمام لبطاريات الصوديوم أيون

المادة β-namno₂، شكل طبقة من أكسيد المنغنيز الصوديوم ، المقترح كمواد قطب كهربائي لأيونات الصوديوم للالتفاف داخل وخارج.

إذا تم تصرفه جيدًا ، β-namno₂ ستعرض طائرات مموجة من MNO₂ مع ذرات الصوديوم محصورة بين (الرسم البياني الحق).

لسوء الحظ ، فإن ارتفاع درجات الحرارة اللازمة عادة لتوليف المواد غالبًا ما تؤدي إلى قصور الصوديوم ، وفقًا للجامعة.

تسبب محاولات تصحيح أوجه القصور هذه بدلاً من ذلك الانزلاق المتقطع لطائرة كريستال قبل الميلاد ، مما يخلق شيئًا يعرف باسم “أخطاء التراص” (اليسار).

هذه لا تبقى ثابتة ، وبدلاً من ذلك تصبح سيئة بشكل متزايد إذا كان β-namno₂ يستخدم في بطارية NA-ion.

وقالت الجامعة: “تعاني الأقطاب الكهربائية المصنوعة من تكديس β-namno2 من الحد الشديد من القدرات أثناء دورات تفريغ الشحن ، مما يحد من تطبيقاتها العملية”.

علاوة على ذلك ، فإن هذه الأخطاء المتداخلة تعقد البحوث الكيميائية الأساسية للدولة الصلبة في أكسيد المنغنيز الصوديوم لأنها ترويش بعض تقنيات التحليل.

كان فريق بقيادة البروفيسور شينيتشي كومابا في الجامعة قد أظهر سابقًا أن استبدال بعض ذرات المنغنيز مع ذرات النحاس يمكن أن يستقر على β-namno₂ من خلال اختلاف الحجم الطفيف.

ثم تم تعيينه لمعرفة ما إذا كان المنشطات النحاسية يمكن أن يزيل أخطاء التراص.

لقد تم نشر نتائج هذا المشروع الثاني للتو وأظهرت أن المنشطات النحاسية لا يمكن أن تتوقف فقط عن تكديس الأخطاء التي تتشكل في المقام الأول ، ولكن يمكن أن تبقيها بعيدًا من خلال العديد من دورات الشحن.

أظهر علماء Komaba مخدرًا بشكل منهجي بكميات مختلفة من النحاس ، وباستخدام حيود الأشعة السينية Synchrotron ، أن استبدال 5 ٪ من ذرات MN كانت مع CU ترك درجة صدع بنسبة 4.4 ٪ ، “تشير الجامعة ، إلى أن الجامعة تتزايد مع زيادة الأفق”.

أظهر التقييم في خلايا نصف كيميائية الكهروكيميائية فقدان سعة التخزين السريع خلال 30 دورة تفريغ الشحن ل β-namno غير مخدر₂، ولا يوجد فقدان للسعة أكثر من 150 دورة مع 12 ٪ النحاس.

“تشير هذه النتائج إلى أن مرحلة namno ذات الطبقات₂ قالت الجامعة:

دون تكديس الأخطاء في التحليل ، تمكن الفريق أيضًا من الخوض في كيمياء الحالة الصلبة لأول مرة ، لمعرفة ما يحدث عندما دخلت أيونات الصوديوم وترك البلورة غير المنقولة.

أظهر حيود الأشعة السينية ، بالإضافة إلى حسابات دالة الكثافة النظرية ، أن MNO₂ يمكن أن تنزلق الطبقات بالنسبة لبعضها البعض مع تدخل أيونات الصوديوم وتترك (الرسم البياني الحق) ، شيء يتم تثبيته عن طريق تكديس الأخطاء.

وقال كومابا: “تؤكد النتائج التي توصلنا إليها أن أكاسيد المنغنيز هي حل واعد لتطوير بطاريات NA-ion متينة”.

تم نشر النتائج على أنها “التوليف والكيمياء الكهربية لتكديس خالية من الأخطاء β-namno₂في المجلة المتقدمة المواد – والتي يمكن قراءتها بالكامل دون الدفع.

الصورة الائتمان: البروفيسور شينيتشي كومابا ، جامعة طوكيو للعلوم