고에너지 Na-이온 배터스를 위한 다비이온 음극의 추가 나트륨 삽입

Na-이온 기술은 그리드 저장 응용을 위한 저비용 솔루션으로 점점 더 많이 연구되고 있습니다. 주로 층상 산화물 및 다비이온 화합물 사이에서 많은 양극 재료가 보고되었습니다. 특히 바나듐 산소/플루오로인산염 고체 용액 Na 3 V 2 (PO 4 ) 2 F 3‐ y O 2 y (0 ≤ y ≤ 1)는 V 3+ /V 4+ (y = 0) 또는 V 4+ /V 5+ 산화 환원 커플 (y = 1)에서 운영되며 ≈500 Wh kg ‐1의 출력 능력을 입증했습니다. 이 논문에서는 Na 4 V 2 (PO 4 ) 2 FO 2에 도달하기 위해 Na 3 V 2 (PO 4 ) 2 FO 2에 나트륨 삽입을 가능하게 함으로써 특수 에너지를 크게 증가시킨 결과를 보고합니다. 이는 ≈1.6 V에서 발생하며 이론적인 특수 에너지를 600 Wh kg −1로 증가시켜 여러 개의 Li-이온 배터리 음극과 경쟁할 수 있게 합니다. 이 개선은 O를 F로 치환하거나 Al을 V로 치환하는 조심스러운 조성을 통해 이루어지며, 두 경우 모두 Na-이온 정렬을 방해하여 4번째 Na의 삽입을 가능하게 합니다. 이 논문은 또한 작동 중 X선 회절(XRD)로부터 이 에너지가 Na 4 V 2 (PO 4 ) 2 FO 2 –NaV 2 (PO 4 ) 2 FO 2의 사이클 범위 내에서 1.7%의 매우 작은 전체 부피 변화로 얻어진다는 것을 보여줍니다. 이는 Na-이온 음극에 대한 가장 작은 부피 변화 중 하나이며 안정적인 장기 사이클링을 위한 중요한 요건입니다.