14.10.2022 - Osaka Metropolitan University

Neues, billigeres positives Elektrodenmaterial verbessert Natrium-Festkörperbatterien

Es wird erwartet, dass wiederaufladbare Batterien mit hoher Kapazität verbessert und durch die Verwendung gängiger Materialien billiger werden

Die Nachfrage nach wiederaufladbaren Batterien mit hoher Energiedichte, wie z. B. Lithium-Ionen-Batterien, steigt von Jahr zu Jahr, da sich die Gesellschaft in Richtung Kohlenstoffneutralität bewegt. Natrium-Ionen-Batterien, die einen Ressourcenvorteil gegenüber Lithium-Ionen-Batterien haben, finden immer mehr Beachtung, da immer neue billige Hochleistungsmaterialien entwickelt werden.

Eine Forschungsgruppe unter der Leitung von Associate Professor Atsushi Sakuda, Präsident Masahiro Tatsumisago und Professor Akitoshi Hayashi an der Graduate School of Engineering der Osaka Metropolitan University hat erfolgreich eine neue positive Elektrode aus Na2FeS2 für Natrium-Festkörperbatterien entwickelt. Die Batterien haben eine hohe Energiespeicherkapazität, eine hohe Reversibilität und verwenden preiswerte, leicht verfügbare Elemente.

Darüber hinaus können die Batterien, die Na2FeS2 als positive Elektrode verwenden, aufgrund der einzigartigen Kristallstruktur von Na2FeS2, die der Elektrode eine lange Lebensdauer verleiht, mehr als 300 Zyklen lang geladen und entladen werden. Die meisten Metallsulfid-Elektroden mit hoher Kapazität beruhen auf Umwandlungsreaktionen, bei denen große Umlagerungen - während des Ladens und Entladens - mit inhomogenen Reaktionen und Degradation einhergehen. Na2FeS2 hingegen erreicht ein hohes Maß an Reversibilität während des Ladens und Entladens, indem es Einlagerungsreaktionen durchläuft, die es der Elektrode ermöglichen, ihre Kristallstruktur über viele Zyklen hinweg beizubehalten.

"Die neuen Na2FeS2-Positiv-Elektroden sind in Bezug auf Material, Kosten und Lebensdauer sehr ausgewogen; wir erwarten, dass sie in Natrium-Festkörperbatterien praktisch eingesetzt werden können", schloss Professor Sakuda. "In Zukunft werden wir unsere Forschung fortsetzen, um billigere All-Solid-State-Natriumbatterien mit noch höherer Leistung zu entwickeln, indem wir eine hohe Eingangs- und Ausgangsleistung für schnelles Aufladen sowie die Herstellung und Prüfung besserer Anodenmaterialien untersuchen."

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