Chương 1 TỔNG QUAN
1.3. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của pin Na-ion
1.3.6. Vật liệu điện cực dương NaxCoO2
NaxCoO2 được biết đến là oxit lớp lâu đời nhất đã được nghiên cứu. Năm 1980, loại vật liệu này được biết đến là vật liệu điện cực dương, hai loại cấu trúc phổ biến và hình thành dễ dàng là O3 và P2, cả hai loại đều cho thấy khả năng đảo ngược cao. Ngoài ra, với cấu trúc lớp P3-NaxCoO2 (x ≈ 0,62) có thể được điều chế ở nhiệt độ thấp. Vào năm 1988, đã có nghiên cứu về NIBs với loại P3 và P2 của NaxCoO2 là vật liệu điện cực dương và hỗn hợp poly (p-phenylene) với NaxPb làm âm điện cực. P2 – NaxCoO2 có cấu trúc lục phương, nhóm khơng gian là P63/mmc
Hình 1.8. So sánh các đường nạp/xả của các loại cấu trúc O3-, P2-, và P3- NaxCoO2 trong pin Na-ion [8]
NaxCoO2 cho thấy nhiều giai đoạn chuyển pha phức tạp. Dung lượng đạt được đối với dạng cấu trúc lớp O3 là 140 mAhg-1, với cấu trúc P2 và P3 thì lần lượt có dung lượng là 130 mAhg-1 và 120 mAhg-1. Trong thời gian gần đây, Xia và Dahn đã nghiên cứu về sự ổn định nhiệt của loại cấu trúc P2-NaxCoO2 bằng cách tăng tốc độ nhiệt lượng. Thêm vào đó, khi NaxCoO2 phản ứng với dung môi không proton - muối điện giải NaPF6, dẫn đến sự hình thành NaCoF3. Điều này không xảy ra đối với vật liệu LixCoO2. Từ những kết quả này, các nhà nghiên cứu đã đề xuất rằng muối điện giải cũng là một yếu tố quan trọng để tránh xảy ra các phản ứng phụ không mong muốn.
Vật liệu P2 – Na0,7CoO2 được tổng hợp bằng phản ứng pha rắn, với nguyên liệu đầu vào là các oxit gồm Na2CO3 (lấy dư 5 %) và Co3O4 được trộn đều với nhau và nung tại 850 oC trong 1 ngày dưới dịng khí O2. Sản phẩm thu được đem trộn với C65 và chất kết dính PTFE. Dung dịch điện giải đã sử dụng là 1 M NaClO4/PC (2 % FEC). Quá trình lắp pin được thực hiện trong mơi trường khí Argon [23].
Hình 1.9. Các mũi nhiễu xạ đặc trưng trong giản đồ XRD của vật liệu P2 – NaxCoO2 [23].