安定した全固体ナトリウム電池のための高度な構造的可逆性を持つ変形性,裂け目のない,低コストのNaFeCl₄キャソッド

科学分野:

• 材料科学
• 電気化学
• 固体電池

背景:

• 全固体ナトリウム電池 (ASSSB) は,安全で高エネルギー貯蔵に有望である.
• 固い酸化物 (例えば,NaNi1 / 3Fe1 / 3Mn1 / 3O2) は,固体電解質との接面接触喪失に直面し,容量低下につながります.
• 安定した高圧カトドの開発は,ASSSBの進歩に不可欠です.

研究 の 目的:

• ASSSBに高度に変形可能なクロライドカトド材料を導入する.
• 既存のカトド材料の機械的不安定性と容量減少の問題に対処するために.
• 新型塩化カトードの電気化学性能と費用対効果を評価する.

主な方法:

• NaFeCl4塩化カトッドの合成と特徴付け
• 機械特性評価 (ヤングのモジュール)
• 容量保持と安定性を評価するための電気化学サイクル試験.
• 従来のカトド材料と比較したコスト分析

主要な成果:

• NaFeCl4 カトドはヤングのモジュールが低い (1.33 GPa) と優れた構造的可逆性を示している.
• 500サイクルで84.4%の容量保持を達成し,裂け目のない形状を維持しました.
• 動作電圧は ~3.45 V と Na+/Na で,エネルギー密度は ~405 Wh kg-1 です.
• NaNi1 / 3Fe1 / 3Mn1 / 3O2とNa3V2 ((PO4) 3のカトッドと比較して,かなり低いコストです.

結論:

• 変形可能なNaFeCl4塩化カトドは,固体システムにおける機械的な課題を効果的に解決します.
• この材料は,高圧ASSSBのための低コスト,安定,高性能のオプションを提示します.
• 次世代のバッテリーに 機械的に堅固なカソッドを設計するための 新しい戦略を提示します