Новости

Jun 26, 2023

Натрий

Пусанский национальный университет, Пусан, Южная Корея. Литий-ионные аккумуляторы имеют высокие

Пусанский национальный университет, Пусан, Южная Корея

Литий-ионные аккумуляторы обладают высокой плотностью энергии и длительным сроком службы, что делает их незаменимыми в портативной электронике, а также в электромобилях. Однако высокая стоимость и ограниченность поставок лития требуют разработки альтернативных систем хранения энергии. С этой целью исследователи предложили в качестве возможного кандидата натрий-ионные батареи (SIB).

Помимо того, что натрий имеет физико-химические свойства, аналогичные свойствам лития, он является экологически безопасным и экономически эффективным. Однако его ионы имеют большие размеры и медленную кинетику диффузии, что затрудняет их размещение в углеродных микроструктурах промышленных графитовых анодов. Следовательно, аноды SIB страдают от структурной нестабильности и плохой производительности хранения. В этом отношении перспективны углеродистые материалы, легированные гетероатомами. Однако их приготовление сложно, дорого и трудоемко.

Группа исследователей под руководством профессора Сын Гёля Ли из Пусанского национального университета в Корее использовала хинакридоны в качестве прекурсоров для приготовления углеродсодержащих анодов SIB. «Органические пигменты, такие как хинакридоны, имеют разнообразную структуру и функциональные группы. В результате они развивают различное поведение при термическом разложении и микроструктуры. При использовании в качестве прекурсора для материалов для хранения энергии пиролизованные хинакридоны могут значительно изменять характеристики вторичных батарей. Поэтому , можно создать высокоэффективную батарею, контролируя структуру предшественника органических пигментов», — объяснил Ли.

В своем исследовании исследователи сосредоточились на 2,9-диметилхинакридоне (2,9-ДМХА). 2,9-ДМХА имеет параллельную конфигурацию молекулярной упаковки. При пиролизе (термическом разложении) при 600 °C 2,9-ДМХА менял цвет с красноватого на черный с высоким выходом угля - 61. Затем исследователи провели всесторонний экспериментальный анализ, чтобы описать основной механизм пиролиза.

Они предположили, что при разложении метильных заместителей при 450 °C образуются свободные радикалы, которые образуют полициклические ароматические углеводороды с продольно выращенной микроструктурой, образующейся в результате образования мостиков вдоль параллельного направления упаковки. Кроме того, азотсодержащие и кислородсодержащие функциональные группы в 2,9-ДМХА выделяют газы, создавая неупорядоченные домены в микроструктуре. Напротив, пиролизованный незамещенный хинакридон образует сильно агрегированные структуры. Это позволило предположить, что на морфологическое развитие существенное влияние оказывает кристаллическая ориентация предшественника.

Кроме того, 2,9-ДМКА, подвергнутый пиролизу при 600 °C, продемонстрировал высокую скоростную способность (290 мАч/г при 0,05 А/г) и отличную циклическую стабильность (134 мАч/г при 5 А/г в течение 1000 циклов) в качестве СИБ. анод. Азот- и кислородсодержащие группы еще больше увеличивают срок службы батареи за счет поверхностного удержания и увеличения межслоевого расстояния.

«Органические пигменты, такие как хинакридоны, могут использоваться в качестве анодных материалов в натрий-ионных батареях. Учитывая высокую эффективность, они обеспечат эффективную стратегию массового производства крупномасштабных систем хранения энергии», — сказал Ли.

Для получения дополнительной информации свяжитесь с профессором Сын Гёль Ли по адресу: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра у вас должен быть включен JavaScript..

Эта статья впервые появилась в мартовском номере журнала Battery & Electrification Technology Magazine за 2023 год.

Больше статей из этого выпуска читайте здесь.

Больше статей из архива читайте здесь.

ПОДПИСАТЬСЯ