A atração eletrostática de camadas de V2O5 alteradas eletroquimicamente fornece uma forte força motriz para o Na +.
Catodos 3V altamente eficientes para baterias recarregáveis de íon de sódio foram desenvolvidos por usuários do Laboratório Nacional de Ciência de Materiais de Argonne, Ciências Químicas e Engenharia, e Divisões de Ciências de Raios-X, bem como a Universidade de Chicago, em conjunto com o Grupo NanoBio Interfaces do Centro de Materiais em Nanoescala. Com uma capacidade quase teórica de 250 mAh / g, excelente capacidade de taxa e ciclo de vida, e altas densidades de energia e potência de 760 Wh / kg e 1200 W / kg, respectivamente, estes V de duas camadas 2 O 5 os sistemas podem ser usados em aplicações à temperatura ambiente.
Sistemas de baterias recarregáveis com íons de transporte diferentes de lítio oferecem uma alternativa às baterias de íons de lítio que expandem substancialmente o mercado de armazenamento de energia existente, que se baseia principalmente na tecnologia de íons de lítio. As baterias à base de sódio são particularmente atraentes:o sódio é barato, não tóxico, e elemento abundante que é uniformemente distribuído ao redor do mundo e, portanto, seria ideal como um íon de transporte para baterias recarregáveis.
A abordagem desta equipe de pesquisa para alcançar a intercalação de íons de sódio foi usar materiais em nanoescala com estruturas em camadas bidimensionais com espaçamentos entre camadas ajustáveis, capazes de acomodar grandes mudanças de volume. Estudos de caracterização síncrotron ex situ e in situ revelaram que a absorção de íons de sódio induz a organização da estrutura geral de vanádia juntamente com o aparecimento de ordem de longo alcance entre as camadas. Após a desintercalação de sódio, a ordem de longo alcance é perdida enquanto a estrutura intralamada ainda é preservada. A indução de pedidos de nanomateriais em operando permitiu, assim, a realização da maior capacidade possível do eletrodo, otimizando o equilíbrio das forças eletrostáticas. A elasticidade aprimorada e a estabilidade excepcional de longo prazo dessa estrutura de estrutura aberta tornam o V2O5 de duas camadas um material catódico adequado para baterias de sódio recarregáveis de alta densidade de energia.
