Natriumionbatterijen (SIB's) hebben brede aandacht getrokken vanwege de voordelen van een overvloedige natriumbron en lage kosten. Elektroden met hogere Na ⁺ opslagcapaciteit en fietsstabiliteit zijn van vitaal belang om de energiedichtheid en het snelheidsvermogen van SIB's te verbeteren.

Onlangs, Prof. Li Xianfeng's groep en Assoc. Prof. Zheng Qiong's groep van het Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) van de Chinese Academy of Sciences (CAS), in samenwerking met de groep van Prof. Tang Yongfu van de Yanshan University, stelde een nieuw mechanisme voor van natrium/lithium-ionbatterijen voor energieopslag.

Deze studie is gepubliceerd in Internationale editie van Angewandte Chemie op 14 september.

De onderzoekers ontwierpen een koraalachtig FeP-composiet met FeP-nanodeeltjes verankerd en verspreid op een met stikstof gedoteerd driedimensionaal koolstofraamwerk (FeP@NC). Het koraalachtige FeP@NC-composiet had een korter ladingsoverdrachtspad en een hoger geleidend N-gedoteerd koolstofnetwerk, die de ladingsoverdrachtskinetiek van deze composiet verbeterde.

Vanwege het zeer continue N-gedoteerde koolstofraamwerk en een veerbufferende gegrafitiseerde koolstoflaag rond het FeP-nanodeeltje, de SIB met FeP@NC-composiet vertoonde een ultrastabiele fietsprestatie bij 10 A g ^-1 met een capaciteitsbehoud van 82,0 procent in 10, 000 cycli.

Belangrijker, ze combineerden elektrochemisch onderzoek en in-situ elektronenmicroscopiekarakterisering om een ​​uniek mechanisme van deeltjesverfijning te bevestigen om de capaciteit tijdens het fietsen te verhogen, en dit capaciteitsverhogende effect was meer uitgesproken bij kleine stromen.

Ze ontdekten dat de FeP-nanodeeltjes tijdens de eerste cyclus een raffinage-recombinatieproces doormaakten en na tientallen cycli een wereldwijde raffinagetrend vertoonden. Dit resulteerde in een geleidelijke toename van de grafitiseringsgraad en interface-magnetisatie, en zorgde verder voor meer extra actieve sites voor Na ⁺ opslag en droeg bij aan een stijgende capaciteit met fietsen. Het fenomeen van capaciteitstoename zou zich ook kunnen uitstrekken tot lithium-ionbatterijen (LIB's). Het kan een capaciteitsbehoud van 90,3 procent behouden voor LIB's na 5, 000 cycli bij 10 A g ^-1 .