الکترود جدیدی برای باتری‌های یون- سدیم

محققان آزمایشگاه ملی آرگونه، دانشگاه شیکاگو و گروه اینترفیس بیونانو موفق به
ساخت کاتدهای سه ولتی با کارایی بالا برای باتری‌های قابل شارژ یون سدیم شدند.
بالاترین ظرفیت نظری این باتری‌ها ۲۵۰ mAh/g است، در این سیستم‌ها توان ۷۶۰ W/kg بوده و طول عمر آن بالا است همچنین انرژی خروجی از این باتری‌ها ۱۲۰۰ W/kg است. با این مشخصات می‌توان از باتری‌های دو لایه V₂O₅ در حوزه‌های مختلف در
دمای اتاق استفاده کرد.

باتری‌های قابل شارژ که در آنها به‌جای لیتیم از یون سدیم به‌عنوان وسیله
انتقال بار استفاده می‌شود، گزینه مناسبی برای جایگزینی باتری‌های یون لیتیم
بوده و قادرند بازار ذخیره انرژی را گسترش دهند. این بازار پیش از این در
اختیار باتری‌های یون لیتیم بوده است.

باتری‌های مبتنی بر سدیم بسیار مورد توجه هستند زیرا سدیم فلز ارزان قیمت، بی‌خطر
و فراوانی است. همچنین این ماده در تمام دنیا وجود داشته و در نتیجه می‌تواند
گزینه مناسبی برای باتری‌های قابل شارژ باشد. این تیم تحقیقاتی برای ساخت این
نوع باتری از یون‌های سدیم استفاده کردند. آنها از ساختارهای دو لایه‌ای که
فاصله بین آنها قابل تنظیم است در این باتری‌ها استفاده نمودند.

نتایج تحقیقات نشان داد که سدیم موجب می‌شود تا این لایه‌ها دچار تغییر ساختار
شده و به‌صورت ورقه‌های منظمی روی یکدیگر قرار ‌گیرند. با خروج یون‌های سدیم از
این سیستم، نظم لایه‌ها از بین می‌رود اما ساختار میان لایه‌ای در آنها حفظ می‌شود.
با قرار دادن نانومواد در این ساختارها می‌توان رویای ساخت الکترودهای ظرفیت
بالا را به تحقق پیوست. با افزایش الاستیسیته و پایداری این ساختارها می‌توان
الکترودهای دو لایه از جنس V₂O₅ تولید کرد و از آنها در ساخت باتری‌های سدیمی
قابل شارژ با دانسیته انرژی بالا استفاده کرد.

نتایج این تحقیق در قالب مقاله‌ای تحت عنوان Nanostructured Bilayered Vanadium
Oxide Electrodes for Rechargeable Sodium-Ion Batteries, در نشریه ACS Nano به
چاپ رسیده است.