Oamenii de știință proiectează o baterie cu-cost redus-ion de sodiu cu materiale ieftine pentru electrozi
Jan 26, 2026
O echipă internațională de cercetare a proiectat un sistem de stocare a bateriei cu ioni de sodiu (SIB) bazat pe un material catod de tip P2 cunoscut sub numele de Na0.67Mn0.33Ni0.33Fe0.33O2 și un anod bazat pe un material de carbon dur fabricat din flori de lavandă.
Configurația propusă a sistemului este destinată fabricării cu costuri reduse-asigurând în același timp scalabilitatea și durabilitatea mediului, deoarece cele două materiale pentru electrozi sunt descrise ca precursori „accesibili pe scară largă”.
„Diversitatea plantelor și capacitatea de producție sunt factori importanți care afectează comercializarea SIB, deoarece carbonii dur-derivați de plante sunt atât durabili, cât și economici”, au explicat cercetătorii. „Carbonul dur derivat din plante păstrează microstructurile țesuturilor plantelor, sporind astfel penetrarea electrolitului și difuzivitatea sodiului.
Oamenii de știință au estimat producția globală de lavandă la aproximativ 1.000-1.500 de tone anual. Cu toate acestea, doar o mică parte din această producție poate fi utilizată pentru materialele electrozilor, deoarece numai reziduurile de flori sunt potrivite pentru conversia în carbon dur.
Ei au remarcat, de asemenea, că anodul dur de carbon și catodul de tip P2-din celula plină au rezervoare de sodiu insuficiente, ceea ce duce la performanțe electrochimice slabe. „Prezenta lucrare abordează această lacună evaluând performanța completă-celulă a P2-Na0.67Mn0.9Ni0.1O2 cuplat cu carbon dur derivat din deșeurile florilor de lavandă în cadrul diferitelor abordări de presodiare”, au explicat ei în continuare.
Oamenii de știință au folosit difracția cu raze X (XRD), microscopia electronică cu scanare (SEM), spectroscopia fotoelectronului cu raze X{-(XPS), spectroscopia în infraroșu cu transformă Fourier-(FTIR) și spectroscopia Raman pentru a caracteriza catodul și anodul sistemului SIB, în timp ce au descoperit structura hexagonală a catodicului și a anodului P6, în timp ce au găsit structura hexagonală anodul a prezentat vârfuri largi caracteristice de carbon amorf.
SEM și TEM au dezvăluit, în special, granule catodice de dimensiuni micrometrice-și o suprafață poroasă de carbon dur, iar EDS și XPS au indicat că materialul are o stabilitate structurală bună. O analiză ulterioară a demonstrat, de asemenea, că încorporarea de nichel (Ni) a îmbunătățit performanța structurală, electronică și electrochimică a catodului.
Mai mult, testele electrochimice au evidențiat capacități inițiale de 200 mAh/g pentru catod și 360 mAh/g pentru anod cu retenții de capacitate de 42% și 67,4% după 100 de cicluri. În general, dopajul cu Ni s-a dovedit că îmbunătățește conductivitatea și stabilitatea catodului, iar anodul a demonstrat o performanță bună de stocare a sodiului, susținând o performanță puternică a semi-celulă și potențial-celulă completă, potrivit cercetătorilor.
„Acest studiu cuprinzător evidențiază potențialul de dezvoltare a SIB-urilor cu materiale pentru electrozi cu costuri reduse-sustenabile”, au concluzionat ei. „Optimizarea strategiilor de presodiare oferă o oportunitate pentru tehnologii SIB comerciale avansate și scalabile.”
Sistemul a fost descris în studiul „Baterii cu ioni de sodiu-cost{0}}eficiente folosind un catod Na0,67Mn0,9Ni0,1O2 și deșeuri-flori-de lavandă-carbon dur derivat cu o abordare comparativă de pre-imuiere,” publicat în Journal of Power Sources. Echipa de cercetare a fost formată din oameni de știință de la Universitatea Inonu din Turcia, Universitatea Tehnică din Istanbul, Universitatea Malatya Turgut Ozal și Universitatea Aksaray, precum și de la Institutul Coreean de Știință și Tehnologie și Universitatea Quaid-i{{-Azam din Pakistan, printre altele.
