Le développement de matériaux d'anode en carbone à haute capacité peut encore améliorer la densité énergétique des batteries sodium-ion (NIB). Récemment, chercheurs de l'Institut de physique, Académie chinoise des sciences (IOP-CAS), ont signalé une anode en carbone de haute capacité (~ 400 mAh g-1) pour les NIB. Les résultats sont publiés dans Bulletin scientifique .

Depuis 2010, Les batteries sodium-ion (NIB) ont fait l'objet d'études intensives en raison de leurs avantages en termes de coûts et de ressources et de leurs applications possibles dans les systèmes de stockage d'énergie à grande échelle. Cependant, la densité énergétique des NIB actuels reste un sérieux défi, entraver les applications commerciales à grande échelle. Le carbone dur est l'une des anodes les plus prometteuses des premiers NIB commerciaux pour une capacité élevée (~ 330 mAh g-1), bonne stabilité en cyclisme, haute efficacité coulombienne initiale, prix raisonnable, et l'abondance naturelle des matériaux précurseurs.

Bien que des efforts considérables aient été consacrés au développement de matériaux d'anode en carbone haute performance, un comportement cohérent dans la courbe décharge-charge est souvent présenté avec deux régions distinctes :une région de pente au-dessus de ~ 0,1 V et une région de plateau en dessous de ~ 0,1 V. Habituellement, la région de plateau présente une capacité plus élevée que celle de la région de pente, et une anode de carbone de grande capacité montre souvent une grande partie de la capacité du plateau, ce qui pourrait encore augmenter la densité d'énergie d'une cellule pleine en termes de tension moyenne dans une certaine mesure. Par conséquent, concevoir et découvrir une anode de carbone avec une grande partie de la capacité du plateau peut être une approche potentielle pour augmenter la densité énergétique des NIB.

Récemment, l'équipe du professeur Yong-Sheng Hu à l'Institut de physique, L'Académie chinoise des sciences (IOP-CAS) a signalé un matériau de carbone à architecture bi-nid d'abeilles en carbonisant une sorte de charbon de bois dans un four en graphite à haute température à 1900 ° C. Cette anode en carbone montre une capacité élevée de ~ 400 mAh g-1, ce qui est supérieur à la capacité ~ 330 mAh g-1 des matériaux de carbone dur actuels. Environ 85 pour cent (> 330 mAh g-1) de sa capacité totale provient du long plateau à faible potentiel inférieur à ~ 0,1 V, qui diffère des courbes des matériaux en carbone dur typiques des NIB. Lorsqu'il est couplé avec Na stable à l'air 0,9 Cu 0,22 Fe 0,30 Mn 0,48 O 2 cathode en couches, une densité énergétique élevée d'environ 240 Wh kg-1 a été obtenue avec une bonne capacité de débit et une bonne stabilité de cycle. La découverte de cette anode de carbone prometteuse devrait amener de nouvelles recherches vers des NIB à haute densité d'énergie pour le stockage d'énergie électrique à grande échelle.