Os pesquisadores apresentaram uma nova estratégia para estender a ciclabilidade das baterias de íons de sódio usando sulfeto de cobre como material do eletrodo. Essa estratégia levou a reações de conversão de alto desempenho e espera-se que avance a comercialização de baterias de íon de sódio à medida que surgem como uma alternativa às baterias de íon de lítio.

A equipe do professor Jong Min Yuk confirmou o mecanismo de armazenamento de sódio estável usando sulfeto de cobre, um material de eletrodo superior que é tolerante à pulverização e induz a recuperação da capacidade. Suas descobertas sugerem que, ao empregar sulfeto de cobre, as baterias de íon de sódio terão uma vida útil de mais de cinco anos com uma carga por dia. Melhor ainda, sulfeto de cobre, composto de materiais naturais abundantes, como cobre e enxofre, tem melhor competitividade de custo do que baterias de íon de lítio, que usam lítio e cobalto.

Materiais do tipo intercalação, como grafite, que servem como materiais anódicos comercializados em baterias de íon de lítio, não têm sido viáveis ​​para armazenamento de sódio de alta capacidade devido ao espaçamento insuficiente entre as camadas. Assim, materiais do tipo reação de conversão e liga têm sido explorados para atender a maior capacidade na parte do ânodo. Contudo, esses materiais geralmente trazem grandes expansões de volume e mudanças cristalográficas abruptas, que levam a uma severa degradação da capacidade.

A equipe confirmou que as interfaces de fase semi-coerentes e os limites de grãos nas reações de conversão desempenharam papéis importantes na ativação de reações de conversão tolerantes à pulverização e recuperação de capacidade, respectivamente.

A maioria dos materiais de bateria do tipo reação de conversão e liga geralmente experimentam graves degradações de capacidade devido a estruturas de cristal completamente diferentes e grande expansão de volume antes e depois das reações. Contudo, os sulfetos de cobre passaram por uma mudança cristalográfica gradual para fazer as interfaces semicondutoras, o que eventualmente evitou a pulverização de partículas. Com base neste mecanismo único, a equipe confirmou que o sulfeto de cobre exibe uma alta capacidade e alta estabilidade de ciclo, independentemente de seu tamanho e morfologia.

Professor Yuk disse, "Baterias de íon de sódio que empregam sulfeto de cobre podem avançar baterias de íon de sódio, que poderia contribuir para o desenvolvimento de sistemas de armazenamento de energia de baixo custo e resolver a questão da micro-poeira "