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IT House News em 21 de agosto, a Universidade de Yanshan emitiu um comunicado de imprensa em 19 de agosto, afirmando que cooperou com o Instituto de Física da Academia Chinesa de Ciências,Progressos importantes foram feitos em materiais catódicos de óxido com camadas de íons de sódio, e resultados de pesquisas relevantes foram publicados na revista "Science".

Apresentação da equipe

O professor Huang Jianyu liderou a equipe do Laboratório Estadual de Tecnologia e Ciência de Preparação de Materiais Metaestáveis ​​da Universidade de Yanshan, e cooperou com as equipes de pesquisa do Instituto de Física, da Academia Chinesa de Ciências e do Centro de Pesquisa Física do Delta do Rio Yangtze, e publicou relevantes resultados na revista Science. Ph.D. do Instituto de Física, Academia Chinesa de Ciências Yang Wei, um estudante, e Wang Zaifa, doutorando pela Universidade de Yanshan, são os primeiros autores do artigo.

Histórico do projeto

Os materiais catódicos de óxido em camadas ocupam uma posição central nos campos de baterias de íons de lítio e baterias de íons de sódio devido à sua excelente alta capacidade e características de produção escalonáveis.

Graças à ampla disponibilidade de recursos de sódio e à alta flexibilidade na seleção de elementos de metais de transição - não há necessidade de depender de cobalto e níquel caros, mas ferro e cobre mais econômicos podem ser usados ​​como alternativas, óxido de íon de sódio em camadas os materiais catódicos demonstram uma relação custo-benefício significativa.

No entanto, a sensibilidade ao ar deste tipo de material tem incomodado a comunidade de pesquisa de materiais catódicos de óxido de sódio com camadas de íons de sódio por mais de quatro décadas e se tornou um grande obstáculo que precisa ser superado em seu processo de comercialização.

Resultados da pesquisa do projeto

A equipe de pesquisa apontou que quebrar o acoplamento entre os gases é um fator externo chave para alcançar o armazenamento estável de materiais.

Quantificação da degradação ácida e oxidativa e desenvolvimento e princípios de projeto de materiais catódicos de óxido de sódio intrinsecamente estáveis ​​ao ar Foto cortesia da equipe do projeto

Usando o amplamente estudado NaNi1/3Fe1/3Mn1/3O2 (NFM111) como material modelo, a equipe expandiu para seus homólogos e usou uma combinação de microscopia eletrônica de transmissão na atmosfera ambiente in-situ, método de marcação de isótopos, espectrometria de massa de íons secundários, nêutrons espalhamento e radiação síncrotron Métodos avançados de caracterização, como espectroscopia de absorção de raios X, descobriram que o vapor de água, o dióxido de carbono ou o oxigênio por si só não causarão reações de deterioração significativas, desafiando a visão tradicional de que esses três gases (especialmente o vapor de água) por si só podem causar. reações de deterioração severa:

• O vapor de água desempenha um papel fundamental no processo de degradação, pode conectar dióxido de carbono e oxigênio aos materiais, induzindo degradação ácida e oxidativa, respectivamente.

• em,degradação ácidaIsso desencadeará uma troca violenta de Na+/H+ e formará carbonato de sódio ou bicarbonato de sódio na superfície do material. Também desencadeará o crescimento de rachaduras, distorção da rede, geração de deslocamento e redução e reconstrução de íons metálicos de transição de superfície sob condições de forte ácido. reações subsequentes;

• Degradação oxidativa, os íons de metais de transição com menor potencial redox de óxido na fase bulk (mais próximo do nível de Fermi) serão oxidados preferencialmente, e os íons de sódio serão liberados para a superfície para equilibrar a carga. Os íons de metais de transição oxidados (Ni3+) irão para a superfície. geralmente são instáveis ​​e podem ser facilmente reduzidos, desencadeando a reconstrução da superfície.

Ao mesmo tempo, a equipe de pesquisa também desenvolveuUm método padronizado de teste de estabilidade ao ar baseado na tecnologia de cromatografia gasosa de titulação, usado para avaliar quantitativamente a contribuição de diferentes vias de reação e a estabilidade ao ar de diferentes materiais.

Com base nos resultados quantitativos da perda de sódio após degradação de mais de 30 materiais e resultados de pesquisas anteriores, combinados com o potencial iônico e o teor inicial de sódio de cada componente,O coeficiente de competição catiônica η é definido, e encontrou:

• A degradação ácida domina as reações de degradação da maioria dos materiais;

• Ao reduzir o coeficiente de competição catiônica e aumentar o tamanho das partículas do material, a resistência aos ácidos do material pode ser efetivamente melhorada;

• O principal fator que pode efetivamente melhorar a capacidade antioxidante dos materiais é a seleção de casais redox de alto potencial.

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