Att utveckla kolanodmaterial med hög kapacitet kan ytterligare förbättra energitätheten hos natriumjonbatterier (NIB). Nyligen, forskare från Institutet för Fysik, kinesiska vetenskapsakademin (IOP-CAS), rapporterade en kolanod med hög kapacitet (~400 mAh g-1) för NIB. Resultaten publiceras i Vetenskapsbulletin .

Sedan 2010, natriumjonbatterier (NIB) har undersökts intensivt på grund av deras kostnads- och resursfördelar och möjliga tillämpningar i storskaliga energilagringssystem. Dock, energitätheten hos nuvarande NIB är fortfarande en allvarlig utmaning, hindra kommersiella tillämpningar i stor skala. Hårt kol är en av de mest lovande anoderna i de tidiga kommersiella NIB:erna för hög kapacitet (~330 mAh g-1), bra cykelstabilitet, hög initial Coulombic effektivitet, rimlig kostnad, och det naturliga överflödet av prekursormaterial.

Även om omfattande ansträngningar har ägnats åt utvecklingen av högpresterande kolanodmaterial, ett konsekvent beteende i urladdningskurvan presenteras ofta med två distinkta regioner:ett sluttningsområde över ~0,1 V och ett platåområde under ~0,1 V. Vanligtvis, platåområdet uppvisar en högre kapacitet än sluttningsområdet, och en kolanod med hög kapacitet visar ofta en stor del av platåkapaciteten, vilket ytterligare skulle kunna öka energitätheten för en hel cell i form av medelspänningen i viss utsträckning. Därför, att designa och upptäcka en kolanod med en stor andel av platåkapaciteten kan vara ett potentiellt tillvägagångssätt för att öka energitätheten hos NIB.

Nyligen, teamet av prof. Yong-Sheng Hu vid Institutet för fysik, Den kinesiska vetenskapsakademin (IOP-CAS) rapporterade om ett kolmaterial som liknar bikakeliknande konstruktioner genom att karbonatisera ett slags träkol i en högtemperaturgrafitugn vid 1900 °C. Denna kolanod visar en hög kapacitet på ~ 400 mAh g-1, vilket är högre än ~ 330 mAh g-1-kapaciteten för nuvarande hårda kolmaterial. Cirka 85 procent (> 330 mAh g-1) av dess totala kapacitet härrör från den långa lågpotentialplatån under ~ 0,1 V, som skiljer sig från kurvorna för typiska hårda kolmaterial från NIB. I kombination med luftstabilt Na _0,9 Cu _0,22 Fe _0,30 Mn _0,48 O ₂ skiktad katod, en hög energitäthet på ~240 Wh kg-1 erhölls med god hastighetsförmåga och cykelstabilitet. Upptäckten av denna lovande kolanod förväntas dra ytterligare forskning mot NIB:er med hög energidensitet för storskalig lagring av elektrisk energi.