Forskare presenterade en ny strategi för att utöka natriumjonbatteriernas cyklabilitet med kopparsulfid som elektrodmaterial. Denna strategi har lett till högpresterande konverteringsreaktioner och förväntas främja kommersialiseringen av natriumjonbatterier när de dyker upp som ett alternativ till litiumjonbatterier.

Professor Jong Min Yuks team bekräftade den stabila natriumlagringsmekanismen med kopparsulfid, ett överlägset elektrodmaterial som är pulveriseringstolerant och inducerar kapacitetsåtervinning. Deras resultat tyder på att när man använder kopparsulfid, natriumjonbatterier kommer att ha en livslängd på mer än fem år med en laddning per dag. Ännu bättre, kopparsulfid, består av rikliga naturmaterial som koppar och svavel, har bättre kostnadseffektivitet än litiumjonbatterier, som använder litium och kobolt.

Material av interkaleringstyp som grafit, som fungerar som kommersialiserade anodmaterial i litiumjonbatterier, har inte varit livskraftiga för natriumlagring med hög kapacitet på grund av deras otillräckliga mellanskikt. Således, konverterings- och legeringsreaktionstypmaterial har undersökts för att möta högre kapacitet i anoddelen. Dock, dessa material ger i allmänhet stora volymutvidgningar och abrupta kristallografiska förändringar, vilket leder till allvarlig kapacitetsförsämring.

Teamet bekräftade att semi-koherenta fasgränssnitt och korngränser i konverteringsreaktioner spelade nyckelroller för att möjliggöra pulveriseringstoleranta konverteringsreaktioner och kapacitetsåtervinning, respektive.

De flesta batterimaterial av konvertering och legering av reaktionstyp upplever vanligtvis allvarliga kapacitetsnedbrytningar på grund av att de har helt olika kristallstrukturer och stor volymexpansion före och efter reaktionerna. Dock, kopparsulfider genomgick en gradvis kristallografisk förändring för att göra de semi-koherenta gränssnitten, vilket så småningom förhindrade pulverisering av partiklar. Baserat på denna unika mekanism, laget bekräftade att kopparsulfid uppvisar hög kapacitet och hög cykelstabilitet oavsett storlek och morfologi.

Professor Yuk sa, "Natriumjonbatterier som använder kopparsulfid kan främja natriumjonbatterier, som kan bidra till utvecklingen av billiga energilagringssystem och ta itu med mikrostoftfrågan "