El profesor Yuk y sus dos candidatos a doctorado, Parks. Crédito:KAIST
Los investigadores presentaron una nueva estrategia para extender la ciclabilidad de las baterías de iones de sodio utilizando sulfuro de cobre como material de electrodo. Esta estrategia ha dado lugar a reacciones de conversión de alto rendimiento y se espera que avance en la comercialización de baterías de iones de sodio a medida que surgen como una alternativa a las baterías de iones de litio.
El equipo del profesor Jong Min Yuk confirmó el mecanismo de almacenamiento de sodio estable utilizando sulfuro de cobre, un material de electrodo superior que es tolerante a la pulverización e induce la recuperación de la capacidad. Sus hallazgos sugieren que cuando se emplea sulfuro de cobre, Las baterías de iones de sodio tendrán una vida útil de más de cinco años con una carga por día. Aun mejor, sulfuro de cobre, compuesto por abundantes materiales naturales como cobre y azufre, tiene una mejor competitividad de costos que las baterías de iones de litio, que utilizan litio y cobalto.
Materiales del tipo de intercalación como el grafito, que sirven como materiales de ánodos comercializados en baterías de iones de litio, no han sido viables para el almacenamiento de sodio de alta capacidad debido a su espacio entre capas insuficiente. Por lo tanto, Se han explorado materiales del tipo de reacción de aleación y conversión para satisfacer una mayor capacidad en la parte del ánodo. Sin embargo, esos materiales generalmente provocan expansiones de gran volumen y cambios cristalográficos abruptos, que conducen a una grave degradación de la capacidad.
El equipo confirmó que las interfaces de fase semi-coherente y los límites de grano en las reacciones de conversión desempeñaron un papel clave para permitir reacciones de conversión tolerantes a la pulverización y recuperación de la capacidad. respectivamente.
Modelo esquemático que demuestra los límites de grano y las formaciones de interfaces de fase. Crédito:KAIST
La mayoría de los materiales de batería del tipo de reacción de aleación y conversión generalmente experimentan graves degradaciones de la capacidad debido a que tienen estructuras cristalinas completamente diferentes y una expansión de gran volumen antes y después de las reacciones. Sin embargo, Los sulfuros de cobre sufrieron un cambio cristalográfico gradual para hacer las interfaces semi-coherentes, que finalmente impidió la pulverización de partículas. Basado en este mecanismo único, el equipo confirmó que el sulfuro de cobre exhibe una alta capacidad y una alta estabilidad cíclica independientemente de su tamaño y morfología.
El profesor Yuk dijo:"Las baterías de iones de sodio que emplean sulfuro de cobre pueden hacer avanzar las baterías de iones de sodio, que podría contribuir al desarrollo de sistemas de almacenamiento de energía de bajo costo y abordar el problema del micropolvo "
