Vì lithium tương đối khan hiếm và natri có nhiều trong lớp vỏ của Trái đất, pin natri-ion đang được nghiên cứu như là các lựa chọn thay thế hiệu quả chi phí khả thi cho pin lithium-ion được sử dụng rộng rãi Trong các pin này, việc lựa chọn vật liệu catốt ảnh hưởng đến dung lượng pin và độ ổn định Lớp oxit mangan natri (NA_2/3MNO₂) đã thu hút sự chú ý đáng kể trong những năm gần đây vì vật liệu catốt cho pin natri-ion công suất cao mà không sử dụng bất kỳ kim loại đất hiếm nào Tuy nhiên, trong khi các vật liệu này thể hiện công suất ban đầu cao, khả năng nhanh chóng của chúng mờ dần trong quá trình đạp xe giải phóng điện tích vẫn là một thách thức đáng kể

Trong khi đi xe đạp điện tính của Namno₂điện cực, NA⁺Các ion liên tục được chèn và trích xuất từ ​​vật liệu catốt Điều này được thực hiện bằng những thay đổi trong các trạng thái oxy hóa của mangan (MN) giữa Mn³⁺đến MN⁴⁺Khi MN³⁺ion hình thành, chúng làm biến dạng mạng lưới xung quanh của họ để giảm năng lượng điện tử, một hiện tượng được gọi là biến dạng Jahn-Teller Theo thời gian, các biến dạng lặp đi lặp lại này dẫn đến sự tích tụ của chủng ở cả cấp độ nguyên tử và hạt trong NAMNO₂, cuối cùng dẫn đến mất độ kết tinh và suy thoái công suất nghiêm trọng Đây là nguyên nhân chính gây mất năng lực trong quá trình đạp xe NA_2/3MNO₂Điện cực Các nghiên cứu gần đây đã cố gắng giải quyết vấn đề này bằng cách thay thế kim loại tại các trang web MN

Trong một nghiên cứu gần đây, một nhóm nghiên cứu do Giáo sư Shinichi Komaba dẫn đầu, cùng với ông Kodai Moriya và nhà khoa tỷ lệ cá cược kèo nhà cái dự án Tiến sĩ Shinichi Kumakura, từ Khoa Hóa tỷ lệ cá cược kèo nhà cái ứng dụng tại Đại tỷ lệ cá cược kèo nhà cái Khoa tỷ lệ cá cược kèo nhà cái Tokyo, Nhật Bản_2/3MNO₂điện cực "Trước đây, chúng tôi đã phát hiện ra rằng doping sc trong p'2 na_2/3[MN_1-XSC_x] o₂Điện cực có thể cải thiện hiệu suất pin và độ ổn định dài hạn,"Giải thích về Giáo sư Komaba"Tuy nhiên, cơ chế chính xác cho cải tiến này vẫn chưa được giải quyết và không rõ liệu hiệu ứng này có thể áp dụng thường xuyên hay không Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã nghiên cứu một cách có hệ thống P2 và P'2 polytypes của Na_2/3[MN_1-XSC_x] o₂Để hiểu vai trò của doping sc"Nghiên cứu của họ sẽ được công bố trực tuyến trên tạp chíVật liệu nâng caoVào ngày 12 tháng 9 năm 2025

Cấu trúc tinh thể của NA_2/3MNO₂có một số polytypes, khác nhau về một số khía cạnh Một sự khác biệt chính giữa P2 và P'2 Polytypes là các triển lãm trước đây là biến dạng Jahn-Teller địa phương, trong khi phần sau có sự biến dạng hợp tác của Jahn-Teller trong đó các biến dạng được căn chỉnh theo thứ tự tầm xa Các nhà nghiên cứu đã thực hiện một loạt các thí nghiệm trên cả hai mẫu pha tạp và chưa được mở của từng polytype chứa số lượng sc khác nhau

Các bài kiểm tra cấu trúc tiết lộ rằng doping sc trong p'2 nA_2/3[MN_1-XSC_x] o₂Điều chỉnh hiệu quả cấu trúc của nó, dẫn đến các hạt nhỏ hơn và thay đổi sự phát triển tinh thể, đồng thời bảo tồn biến dạng và cấu trúc thượng tầng hợp tác Điều này cải thiện đáng kể sự ổn định cấu trúc Ngoài ra, nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng doping SC ngăn chặn các phản ứng phụ với các chất điện phân lỏng và tăng cường độ ổn định độ ẩm bằng cách hình thành lớp giao diện điện cực catốt

Kết quả là trong các thử nghiệm tế bào na-nửa, loại P'2 pha tạp NA_2/3[MN_1-XSC_x] o₂Điện cực đã chứng minh sự cải thiện đáng kể về độ ổn định của xe đạp Mẫu với 8 & percnt; Doping SC đã được tìm thấy có hiệu suất tối ưu Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng không giống như các mẫu không pha tạp, độ kết tinh của các mẫu pha tạp được duy trì đáng kể trong khi đạp xe Thật thú vị, doping sc không cải thiện sự ổn định đạp xe của p2 namno₂Điện cực, biểu thị sự tổng hợp cụ thể giữa doping SC và biến dạng Jahn-Teller hợp tác Hơn nữa, pha tạp với các cation kim loại tương tự khác, như ytterbium và nhôm, không làm giảm khả năng mờ dần, làm nổi bật vai trò duy nhất của SC

5330_5479_2/3[MN_1-XSC_x] o₂Điện cực Dựa trên những kết quả này, các nhà nghiên cứu đã chế tạo các tế bào đầy đủ loại tiền bằng cách sử dụng 8 & percnt; Sc pha tạp p'2 na_2/3[MN_1-XSC_x] o₂Điện cực, thể hiện 60 & percnt ấn tượng; Giữ lại công suất sau 300 chu kỳ

"Vì SC là một kim loại đắt tiền, nghiên cứu của chúng tôi cho thấy tính khả thi của nó trong sự phát triển của pin Những phát hiện của chúng tôi có khả năng dẫn đến sự phát triển của pin natri-ion có hiệu suất cao và thời gian dài, "Giáo sư Komaba nói, nêu bật tầm quan trọng của nghiên cứu của họ"Hơn nữa, ngoài pin natri-ion, nghiên cứu của chúng tôi minh họa một chiến lược mới để mở rộng sự ổn định cấu trúc của các oxit kim loại lớp liên quan đến biến dạng mạng tinh thể và cải thiện hiệu suất của pin được làm bằng cách sử dụng các vật liệu này"

Nhìn chung, nghiên cứu này cho thấy vai trò duy nhất của doping SC để cải thiện tính ổn định của pin natri-ion, mở đường cho việc áp dụng rộng hơn

Tiêu đề hình ảnh:Giới thiệu Scandium (SC) có thể cải thiện thời lượng pin natri-ion
Chú thích hình ảnh:SC doping cải thiện tính ổn định cấu trúc của P'2 Namno₂Trong khi duy trì biến dạng hợp tác Jahn-Teller, giúp cải thiện đáng kể sự ổn định của xe đạp
Tín dụng hình ảnh:Giáo sư Shinichi Komaba từ Đại tỷ lệ cá cược kèo nhà cái Khoa tỷ lệ cá cược kèo nhà cái Tokyo, Nhật Bản
Loại giấy phép:cc by 40
Hạn chế sử dụng:tín dụng phải được trao cho người tạo

Về Đại tỷ lệ cá cược kèo nhà cái Khoa tỷ lệ cá cược kèo nhà cái Tokyo

Đại tỷ lệ cá cược kèo nhà cái Khoa tỷ lệ cá cược kèo nhà cái Tokyo(TUS) là một trường đại tỷ lệ cá cược kèo nhà cái nổi tiếng và được kính trọng, và là trường đại tỷ lệ cá cược kèo nhà cái nghiên cứu tư nhân chuyên khoa khoa tỷ lệ cá cược kèo nhà cái lớn nhất ở Nhật Bản, với bốn cơ sở ở trung tâm Tokyo và vùng ngoại ô của nó và ở Hokkaido Được thành lập vào năm 1881, trường đại tỷ lệ cá cược kèo nhà cái đã liên tục đóng góp cho sự phát triển của Nhật Bản trong khoa tỷ lệ cá cược kèo nhà cái thông qua việc khắc sâu tình yêu đối với khoa tỷ lệ cá cược kèo nhà cái trong các nhà nghiên cứu, kỹ thuật viên và nhà giáo dục

Với sứ mệnh "tạo ra khoa tỷ lệ cá cược kèo nhà cái và công nghệ cho sự phát triển hài hòa của thiên nhiên, con người và xã hội", TUS đã thực hiện một loạt các nghiên cứu từ khoa tỷ lệ cá cược kèo nhà cái cơ bản đến khoa tỷ lệ cá cược kèo nhà cái ứng dụng TUS đã chấp nhận một cách tiếp cận đa ngành để nghiên cứu và thực hiện nghiên cứu chuyên sâu trong một số lĩnh vực quan trọng nhất hiện nay TUS là một công đức nơi tốt nhất trong khoa tỷ lệ cá cược kèo nhà cái được công nhận và chăm sóc Đây là trường đại tỷ lệ cá cược kèo nhà cái tư duy nhất ở Nhật Bản đã sản xuất một người chiến thắng giải thưởng Nobel và là trường đại tỷ lệ cá cược kèo nhà cái tư duy nhất ở châu Á sản xuất những người chiến thắng giải thưởng Nobel trong lĩnh vực Khoa tỷ lệ cá cược kèo nhà cái Tự nhiên