Дослідники Токійського університету науки (TUS) представили новий підхід до стабілізації катодних матеріалів натрій-іонних акумуляторів, використовуючи легування міді. Це відкриття може значно покращити довговічність та ефективність цих акумуляторів, пропонуючи економічно вигідну альтернативу літій-іонним системам.
У дослідженні, опублікованому в журналі Advanced Materials, вчені показали, що додавання міді до β-фази натрій-марганцевого оксиду (β-NaMnO₂) ефективно усуває структурні дефекти, відомі як укладання дефектів (stacking faults). Ці дефекти раніше обмежували практичне застосування матеріалу через швидке зниження його ефективності під час циклів заряджання та розряджання.
Професор Шінічі Комаба, керівник дослідження, зазначив: "Серед різних металевих домішок мідь виявилася унікальною здатною стабілізувати β-фазу та пригнічувати укладання дефектів, що призводить до значного підвищення циклічної стабільності та довговічності акумуляторів".
Дослідники синтезували серію зразків β-NaMnO₂ з різними рівнями легування міді та виявили, що збільшення вмісту міді значно знижує концентрацію укладання дефектів. Електрохімічні випробування показали, що зразки з високим вмістом міді зберігають повну ємність після численних циклів, демонструючи їхню перевагу в стабільності.
Це відкриття має потенціал для широкого впровадження натрій-іонних акумуляторів у різних сферах, включаючи електромобілі та системи зберігання енергії. Використання доступних та екологічно чистих матеріалів, таких як натрій та марганець, може сприяти розвитку більш стійких та економічних рішень для зберігання енергії.
Дослідження також підкреслює важливість стабілізації укладання дефектів для розуміння хімії матеріалів та їхнього потенціалу в електрохімічних застосуваннях. Це відкриття може стати ключовим кроком до комерціалізації натрій-іонних акумуляторів та їхнього впровадження в різні технології, сприяючи розвитку сталих енергетичних рішень.