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IT House News il 21 agosto, l'Università di Yanshan ha rilasciato un comunicato stampa il 19 agosto, affermando di aver collaborato con l'Istituto di fisica, l'Accademia cinese delle scienze,Sono stati compiuti importanti progressi nei materiali catodici a base di ossido stratificato di ioni di sodio e i risultati della ricerca rilevanti sono stati pubblicati nella rivista "Science".

Presentazione della squadra

Il professor Huang Jianyu ha guidato il team del Laboratorio chiave statale di tecnologia e scienza della preparazione dei materiali metastabili dell'Università di Yanshan e ha collaborato con i gruppi di ricerca dell'Istituto di fisica, dell'Accademia cinese delle scienze e del Centro di ricerca sulla fisica del delta del fiume Yangtze, e ha pubblicato importanti pubblicazioni risultati nella rivista Science Ph.D. dell'Istituto di Fisica, Accademia Cinese delle Scienze Yang Wei, uno studente, e Wang Zaifa, un dottorando dell'Università di Yanshan, sono i primi autori dell'articolo.

Contesto del progetto

I materiali catodici a ossido stratificato occupano una posizione fondamentale nel campo delle batterie agli ioni di litio e delle batterie agli ioni di sodio grazie alla loro eccellente capacità elevata e alle caratteristiche di produzione scalabili.

Grazie all'ampia disponibilità di risorse di sodio e all'elevata flessibilità nella selezione degli elementi metallici di transizione, non è necessario fare affidamento sui costosi cobalto e nichel, ma è possibile utilizzare come alternative ferro e rame più economici, ossido stratificato con ioni di sodio i materiali catodici dimostrano un significativo rapporto costo-efficacia.

Tuttavia, la sensibilità all'aria di questo tipo di materiale ha turbato la comunità di ricerca sui materiali catodici a base di ossido stratificato di ioni di sodio per più di quattro decenni ed è diventata un ostacolo importante che deve essere superato nel suo processo di commercializzazione.

Risultati della ricerca del progetto

Il gruppo di ricerca ha sottolineato che la rottura dell'accoppiamento tra i gas è un fattore esterno chiave per ottenere uno stoccaggio stabile dei materiali.

Quantificazione della degradazione acida e ossidativa e principi di sviluppo e progettazione di materiali catodici a base di ossido stratificato di ioni di sodio intrinsecamente stabili all'aria Foto per gentile concessione del team del progetto

Utilizzando il NaNi1/3Fe1/3Mn1/3O2 (NFM111) ampiamente studiato come materiale modello, il team si è esteso ai suoi omologhi e ha utilizzato una combinazione di microscopia elettronica a trasmissione in atmosfera ambientale in situ, metodo di marcatura isotopica, spettrometria di massa di ioni secondari, analisi di neutroni diffusione e radiazione di sincrotrone Metodi avanzati di caratterizzazione come la spettroscopia di assorbimento dei raggi X hanno scoperto che il vapore acqueo, l'anidride carbonica o l'ossigeno da soli non causano reazioni di deterioramento significative, sfidando la visione tradizionale secondo cui questi tre gas (soprattutto il vapore acqueo) da soli possono causare. Reazioni di grave deterioramento:

• Il vapore acqueo svolge un ruolo chiave nel processo di degrado, possono collegare l'anidride carbonica e l'ossigeno ai materiali, inducendo rispettivamente la degradazione acida e ossidativa.

• In,degradazione acidaInnescherà un violento scambio Na+/H+ e formerà carbonato di sodio o bicarbonato di sodio sulla superficie del materiale. Innescherà inoltre la crescita di crepe, la distorsione del reticolo, la generazione di dislocazioni e la riduzione e ricostruzione degli ioni metallici di transizione superficiale in condizioni di forte acidità reazioni successive;

• Degradazione ossidativa, gli ioni dei metalli di transizione con potenziale redox di ossido inferiore nella fase di massa (più vicina al livello di Fermi) verranno ossidati preferenzialmente e gli ioni sodio verranno rilasciati sulla superficie per bilanciare la carica. Gli ioni dei metalli di transizione ossidati (Ni3+) superficieranno sono solitamente instabili e possono essere facilmente ridotti, innescando la ricostruzione superficiale.

Allo stesso tempo, anche il gruppo di ricerca si è sviluppatoUn metodo standardizzato per testare la stabilità dell'aria basato sulla tecnologia gascromatografica di titolazione, utilizzato per valutare quantitativamente il contributo di diversi percorsi di reazione e la stabilità all'aria di diversi materiali.

Sulla base dei risultati quantitativi della perdita di sodio dopo la degradazione di oltre 30 materiali e dei risultati di ricerche precedenti, combinati con il potenziale ionico e il contenuto iniziale di sodio di ciascun componente,Viene definito il coefficiente di competizione cationica η, e ho trovato:

• La degradazione acida domina le reazioni di degradazione della maggior parte dei materiali;

• Riducendo il coefficiente di competizione cationica e aumentando la dimensione delle particelle del materiale, è possibile migliorare efficacemente la resistenza agli acidi del materiale;

• Il principale fattore che può migliorare efficacemente la capacità antiossidante dei materiali è la selezione di coppie redox ad alto potenziale.

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