Forskare designar låg-natrium-jonbatteri med billiga elektrodmaterial
Jan 26, 2026
Ett internationellt forskarlag har designat ett lagringssystem för natrium-jonbatterier (SIB) baserat på ett katodmaterial av P2-typ känt som Na0.67Mn0.33Ni0.33Fe0.33O2 och en anod som bygger på ett hårt kolmaterial tillverkat av lavendelblommor.
Den föreslagna systemkonfigurationen är avsedd för låg-kostnadstillverkning samtidigt som den säkerställer skalbarhet och miljömässig hållbarhet, eftersom de två elektrodmaterialen beskrivs som "bredt tillgängliga" prekursorer.
"Växts mångfald och produktionskapacitet är viktiga faktorer som påverkar kommersialiseringen av SIB, eftersom växtbaserade-hårda kol är både hållbara och ekonomiska", förklarade forskarna. "Hårt kol som härrör från växter bevarar mikrostrukturerna i växtvävnaderna och förbättrar därigenom penetrationen av elektrolyten och natriumdiffusiviteten.
Forskarna uppskattade den globala lavendelproduktionen till cirka 1 000–1 500 ton årligen. Endast en liten del av denna produktion kan dock användas till elektrodmaterial, eftersom endast blomresterna är lämpliga för omvandling till hårt kol.
De noterade också att den hårda kolanoden och katoden av P2-typ i den fulla cellen har otillräckliga natriumreservoarer, vilket leder till dålig elektrokemisk prestanda. "Det aktuella arbetet tar itu med denna lucka genom att utvärdera den fullständiga-cellprestandan för P2-Na0.67Mn0.9Ni0.1O2 kopplat med hårt kol från lavendelblommor under olika presodieringsmetoder," förklarade de vidare.
Forskarna använde röntgendiffraktion (XRD), svepelektronmikroskopi (SEM), röntgenfotoelektronspektroskopi (XPS), Fourier-transform infraröd spektroskopi (FTIR) och Ramanspektroskopi för att karakterisera SIB-systemets katod- och anodens struktur, samtidigt som en hexagon/3 mm. anoden visade karakteristiska breda toppar av amorft kol.
SEM och TEM avslöjade i synnerhet mikrometerstora-katodkorn och en porös hård kolyta, och EDS och XPS visade att materialet har god strukturell stabilitet. Ytterligare analys visade också att inkorporering av nickel (Ni) förbättrade katodens strukturella, elektroniska och elektrokemiska prestanda.
Dessutom avslöjade elektrokemiska tester initiala kapaciteter på 200 mAh/g för katoden och 360 mAh/g för anoden med kapacitetsretentioner på 42 % och 67,4 % efter 100 cykler. Sammantaget visade sig Ni-dopning förbättra katodens konduktivitet och stabilitet, och anoden visade goda natriumlagringsprestanda, som stödde stark halv-cells- och potentiell full-cellsprestanda, enligt forskarna.
"Denna omfattande studie belyser potentialen för att utveckla SIB med låg-kostnad och hållbart elektrodmaterial", avslutade de. "Optimeringen av presodieringsstrategier erbjuder en möjlighet för avancerad kommersiell och skalbar SIB-teknik."
Systemet beskrevs i studien "Kostnads-effektiva natrium-jonbatterier med en Na0.67Mn0.9Ni0.1O2 katod och lavendel-blomma-avfall-härlett hårt kol med en jämförande för-blötläggningsmetod", publicerad i Journal of Power. Forskargruppen bestod av forskare från Turkiets Inonu-universitet, Istanbuls tekniska universitet, Malatya Turgut Ozal-universitetet och Aksaray-universitetet, samt från Korea Institute of Science and Technology och Pakistans Quaid-i-Azam University, bland andra.
