2024-08-21
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IT House News는 8월 21일 옌산대학교가 8월 19일 보도자료를 통해 중국과학원 물리연구소와 협력했다고 밝혔습니다.나트륨 이온층 산화물 양극재 분야에서 중요한 진전이 이루어졌으며 관련 연구 결과가 "Science" 잡지에 게재되었습니다.
팀 소개
Huang Jianyu 교수는 Yanshan University의 준안정 재료 준비 기술 및 과학 국가 핵심 연구소 팀을 이끌고 중국 과학원 물리학 연구소 및 장강 삼각주 물리학 연구 센터의 연구팀과 협력하여 관련 논문을 발표했습니다. 사이언스(Science) 잡지에 실린 결과. 중국 과학원 물리학 박사 과정 학생인 Yang Wei와 Yanshan University에서 박사 학위를 취득한 Wang Zaifa가 이 논문의 첫 번째 저자입니다.
프로젝트 배경
적층형 산화물 양극재는 우수한 고용량 및 확장 가능한 생산 특성으로 인해 리튬 이온 배터리 및 나트륨 이온 배터리 분야에서 중추적인 위치를 차지하고 있습니다.
나트륨 자원의 광범위한 가용성과 전이 금속 원소 선택의 높은 유연성 덕분에 값비싼 코발트와 니켈에 의존할 필요가 없지만 보다 비용 효율적인 철과 구리를 대안으로 사용할 수 있습니다. 양극재는 상당한 비용 효율성을 보여줍니다.
그러나 이러한 유형의 재료의 공기 민감도는 40년 이상 나트륨 이온층 산화물 양극 재료 연구 커뮤니티를 괴롭혔으며 상용화 과정에서 극복해야 할 주요 장애물이 되었습니다.
프로젝트 연구 결과
연구팀은 기체 간의 결합을 깨는 것이 물질의 안정적인 저장을 위해서는 핵심적인 외부 요인이라고 지적했다.
산성 및 산화 분해의 정량화와 본질적으로 공기에 안정한 나트륨 이온층 산화물 양극재의 개발 및 설계 원리 사진 제공: 프로젝트 팀
연구팀은 널리 연구된 NaNi1/3Fe1/3Mn1/3O2(NFM111)을 모델 물질로 사용하여 동족체로 확장하고 현장 대기 투과 전자 현미경, 동위원소 표지 방법, 2차 이온 질량 분석법, 중성자 분석법을 조합하여 사용했습니다. X선 흡수 분광법과 같은 고급 특성화 방법을 통해 수증기, 이산화탄소 또는 산소만으로는 심각한 열화 반응을 일으키지 않는다는 사실이 밝혀졌으며, 이는 이 세 가지 가스(특히 수증기)만으로는 열화 반응을 일으킬 수 있다는 전통적인 견해에 도전합니다. 심각한 악화 반응.
수증기는 분해 과정에서 중요한 가교 역할을 합니다., 이산화탄소와 산소를 물질에 연결하여 각각 산성 분해와 산화 분해를 유도할 수 있습니다.
안에,산성 분해이는 격렬한 Na+/H+ 교환을 유발하고 재료 표면에 탄산나트륨 또는 중탄산나트륨을 형성합니다. 또한 강한 산성 조건에서 균열 성장, 격자 왜곡, 전위 생성 및 표면 전이 금속 이온 감소 및 재구성을 유발합니다. 후속 반응;
산화 분해, 벌크상(페르미 준위에 더 가까움)에서 더 낮은 산화물 산화환원 전위를 갖는 전이 금속 이온이 우선적으로 산화되며, 전하의 균형을 맞추기 위해 나트륨 이온이 표면으로 방출됩니다. 일반적으로 불안정하고 쉽게 줄어들 수 있어 표면 재구성이 유발됩니다.
동시에 연구팀은 또한 개발했습니다.적정 가스 크로마토그래피 기술을 기반으로 한 표준화된 공기 안정성 테스트 방법, 다양한 반응 경로의 기여도와 다양한 재료의 공기 안정성을 정량적으로 평가하는 데 사용됩니다.
30종 이상의 물질 분해 후 나트륨 손실 정량적 결과와 선행 연구 결과를 바탕으로, 각 성분의 이온 전위 및 초기 나트륨 함량을 종합하여,양이온 경쟁 계수 θ는 다음과 같이 정의됩니다., 그리고 다음을 발견했습니다:
산성 분해는 대부분의 물질의 분해 반응을 지배합니다.
양이온 경쟁 계수를 줄이고 재료의 입자 크기를 증가시킴으로써 재료의 내산성을 효과적으로 향상시킬 수 있습니다.
소재의 항산화 능력을 효과적으로 향상시킬 수 있는 주요 요인은 잠재력이 높은 산화환원쌍을 선택하는 것입니다.
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