O desenvolvimento de materiais de ânodo de carbono de alta capacidade pode melhorar ainda mais a densidade de energia das baterias de íons de sódio (NIBs). Recentemente, pesquisadores do Instituto de Física, Academia Chinesa de Ciências (IOP-CAS), relataram um ânodo de carbono de alta capacidade (~ 400 mAh g-1) para NIBs. Os resultados são publicados em Boletim de Ciências .

Desde 2010, As baterias de íon de sódio (NIBs) têm sido intensamente investigadas por causa de seus custos e vantagens de recursos e possíveis aplicações em sistemas de armazenamento de energia em larga escala. Contudo, a densidade de energia dos NIBs atuais continua sendo um sério desafio, dificultando as aplicações comerciais em grande escala. O carbono duro é um dos ânodos mais promissores nos primeiros NIBs comerciais para alta capacidade (~ 330 mAh g-1), boa estabilidade de bicicleta, alta eficiência Coulombic inicial, Custo razoável, e a abundância natural de materiais precursores.

Embora grandes esforços tenham sido dedicados ao desenvolvimento de materiais de ânodo de carbono de alto desempenho, um comportamento consistente na curva de descarga-carga é frequentemente apresentado com duas regiões distintas:uma região de declive acima de ~ 0,1 V e uma região de platô abaixo de ~ 0,1 V. Normalmente, a região do planalto exibe uma capacidade maior do que a região do declive, e um ânodo de carbono de alta capacidade frequentemente mostra uma grande proporção da capacidade do platô, o que poderia aumentar ainda mais a densidade de energia de uma célula cheia em termos de voltagem média até certo ponto. Portanto, projetar e descobrir um ânodo de carbono com uma grande proporção da capacidade do platô pode ser uma abordagem potencial para aumentar a densidade de energia dos NIBs.

Recentemente, a equipe do Prof. Yong-Sheng Hu no Instituto de Física, A Academia Chinesa de Ciências (IOP-CAS) relatou um material de carbono com arquitetura semelhante a um favo de mel, carbonizando um tipo de carvão em um forno de grafite de alta temperatura a 1900 ° C. Este ânodo de carbono mostra uma alta capacidade de ~ 400 mAh g-1, que é maior do que a capacidade de ~ 330 mAh g-1 dos atuais materiais de carbono duro. Cerca de 85 por cento (> 330 mAh g-1) de sua capacidade total é derivada do longo platô de baixo potencial abaixo de ~ 0,1 V, que difere das curvas de materiais de carbono duro típicos de NIBs. Quando acoplado com Na estável ao ar _0.9 Cu _0,22 Fe _0,30 Mn _0,48 O ₂ cátodo em camadas, uma alta densidade de energia de ~ 240 Wh kg-1 foi obtida com boa capacidade de taxa e estabilidade de ciclo. A descoberta deste ânodo de carbono promissor deve atrair mais pesquisas para NIBs de alta densidade de energia para armazenamento de energia elétrica em grande escala.