Les batteries sodium-ion sont considérées comme l’un des systèmes alternatifs les plus prometteurs aux batteries lithium-ion, en particulier pour les applications à grande échelle. Les oxydes de métaux de transition à base de sodium à structure en couches ont fait l’objet d’études, en raison des mérites d’une synthèse facile, d’une structure stable et de densités d’énergie élevées. Malheureusement, la plupart des matériaux de cathode de type en couches sont sensibles à l’air, ce qui entraîne un coût de fabrication élevé des batteries sodium-ion et entrave considérablement l’utilisation pratique des batteries sodium-ion.
Pour promouvoir l’application pratique des batteries sodium-ion, leur faible stabilité à l’air doit être comprise et résolue. Dans une revue qui résume les dernières connaissances et les solutions de sensibilité à l’air souhaitées, les auteurs ont d’abord résumé les principes fondamentaux des matériaux d’oxyde en couches à base de sodium, puis se sont concentrés sur la stabilité à l’air des cathodes en couches et ont soulevé des questions clés pour la communauté des chercheurs. attention.
Le mécanisme de la sensibilité à l’air est complexe et implique de multiples réactions chimiques et physiques. Plusieurs composants de l’air, tels que l’oxygène, l’eau et le dioxyde de carbone participent à la réaction avec le matériau de cathode à oxyde en couches, en fonction de la structure cristalline du matériau de cathode. Différentes stratégies pour améliorer la stabilité à l’air, y compris l’introduction d’un revêtement de surface, le lavage des matériaux de cathode et la substitution d’éléments dans les sites de métaux de transition ou les sites de sodium ont été discutées.
Les auteurs ont constaté qu’il y a un manque d’informations instructives pour concevoir rationnellement des matériaux pratiques. Cependant, le nombre de progrès réalisés chaque année dans ce domaine est encourageant. De plus, étant donné que la plupart des stratégies décrites dans cette revue ne sont pas mutuellement exclusives, différentes stratégies pourraient être combinées pour modifier de manière multiplicative les matériaux afin d’obtenir un effet synergique. Nous espérons que cette revue sera utile à la communauté des chercheurs et à la progression de la mise en œuvre des batteries sodium-ion.
La recherche est publiée dans Science Chine Chimie par le Dr Hu-Rong Yao (Université normale du Fujian), le Dr Lituo Zheng (Université normale du Fujian), le professeur Sen Xin (Institut de chimie, Académie chinoise des sciences) et le professeur Yu-Guo Guo (Institut de chimie, Académie des sciences).
Hu-Rong Yao et al, Air-stability of sodium-based layered-oxide cathode materials, Science Chine Chimie (2022). DOI : 10.1007/s11426-022-1257-8