Меѓународен истражувачки тим ја идентификуваше електрохемиската пресодијација како супериорна стратегија за стабилизирање на нова генерација на нискобуџетни натриум-јонски батерии (SIB) добиени од отпад од цвет од лаванда.
Овој пробив се справува со критичниот недостиг на „резервоар на натриум“ што претходно ги попречуваше перформансите на биобазираните материјали за батерии.
„Развојот на економични, високо-перформансни натриум-јонски батерии (SIB) е од суштинско значење за големи системи за складирање на енергија“, велат истражувачите во новата студија.
Додека лавандата е глобално ценета поради својот мирис, нејзините земјоделски остатоци – вкупно приближно 1.000-1.500 тони годишно – долго време се недоволно искористен нуспроизвод.
Научниците сега успешно го претворија овој цветен отпад во тврд јаглерод (HC) за употреба како високоперформансна анода за батерии.
Природните микроструктури на растителните ткива се зачувани за време на процесот на конверзија, што значително ја подобрува пенетрацијата на електролитите со тоа што овозможува побрзо движење на јони и ја зголемува дифузијата на натриум за да се подобри целокупната брзина и ефикасност на батеријата.
За да се создаде функционален систем со целосни ќелии анодата добиена од лаванда е спарена со катода од типот P2 (поточно Na0.67Mn0.9Ni0.1O2). Истражувачите открија дека вклучувањето на никел (Ni) во структурата на катодата е од витално значење, бидејќи ја подобрува и електронската спроводливост и структурната стабилност.
„Развивме економични натриум-јонски батерии користејќи Na0.67MnNiO2 како катода и тврд јаглерод добиен од отпад од цвет од лаванда како анода, а исто така ги споредивме нивните перформанси со различни стратегии за пренатриумизација, вклучувајќи директен контакт, електрохемиски и хемиски методи“, се додава во студијата.
Електрохемиското тестирање на поединечните компоненти откри капацитет на катодата од 200 mAh/g со задржување од 42% по 100 циклуси, додека капацитетот на анодата достигна 360 mAh/g со задржување од 67,4% по 100 циклуси.
„Тврдите јаглени добиени од растенија се одржливи и економични. Оваа работа го истакнува потенцијалот за развој на SIB со широко достапни прекурсори, обезбедувајќи скалабилност за глобалната енергетска транзиција.“ велат истражувачите
Еден од главните предизвици во овој систем бил недостатокот на натриум својствен за користење на овие одржливи материјали.
За да се премости овој јаз, тимот систематски спореди три методи на пренатриумување. Додека методот со директен контакт нудел највисок почетен капацитет по цена на пониска долгорочна стабилност, а хемиската пренатриумација обезбедила скалабилна примена и покрај променливата конзистентност, електрохемиската пренатриумација е таа што обезбеди супериорна циклична стабилност и зголемена густина на енергија.
Студијата заклучила дека електрохемиската пренатриумација обезбедилс најдобар баланс, обезбедувајќи зголемена густина на енергија и долгорочна издржливост, потребни за комерцијални стационарни системи за складирање енергија.
Структурните својства на обете електроди биле темелно карактеризирани со користење на вообичаени техники. Тие открике дека катодата одржува стабилна хексагонална структура, додека анодата добиена од лаванда поседува порозна површина идеална за складирање на натриум.
„Оваа сеопфатна студија го истакнува потенцијалот за развој на SIB со ниски трошоци и одржливи материјали за електроди“, заклучија истражувачите.
(Interesting Engineering)
(фото: Pixnio)
