나트륨 전극 재료는 각각 특성과 얼굴 문제가있는 세 가지 범주로 나뉩니다. 상이한 미세 구조는 물질에서 나트륨 이온의 확산 경로와 에너지 장벽의 차이를 초래하여 전기 화학적 특성에 영향을 미친다 (도 1 참조.

1. 층 산화나드 나트륨 이온 배터리의 양성 전극 재료에서 P2 및 O3- 타입 층 산화물은 상당한 개발 가능성으로 인해 연구의 초점이되었습니다. P2 유형 양극 전극은 ABBA 유형 산화물 층으로 구성됩니다. 도 2에 도시 된 바와 같이, 나트륨 이온은 나트륨 층의 삼각형 프리즘 갭을 차지하고 짧은 경로를 통해 이동하여 재료가 높은 배율 성능을 제공한다. 초기 나트륨 함량이 낮기 때문에 에너지 밀도를 높이기 위해 전압을 1.5 ~ 4.5V로 증가시켜야하지만 배터리 감쇠를 가속화 할 수 있습니다. 2.0에서 4.0V 사이의 전압을 제한하면 사이클 안정성을 향상시킬 수 있지만 일부 용량을 희생합니다. 따라서 이러한 재료의 특성은 최적의 성능을 달성하기 위해 배터리 설계 및 응용 프로그램 선택에서 포괄적으로 고려해야합니다.

O3 유형 나트륨 전기 양성 전극 재료 구조는 ABCABC 유형 층입니다. 도 2에 도시 된 바와 같이, 나트륨 이온은 주로 나트륨 층의 팔면체 위치에 내장된다. 나트륨 이온은 더 긴 이동 경로를 통과해야하기 때문에, O3- 타입 재료의 속도 성능은 일반적으로 p2- 타입의 속도 성능만큼 좋지 않다. O3 유형 재료는 초기 나트륨 함량이 높고 에너지 밀도가 높으며 2.0 ~ 4.0V의 저전압에서 우수한 사이클링 안정성을 유지할 수 있습니다. 이 재료는 합성에 간단하고 환경 친화적이며, 대규모 생산에 도움이되는 기존 리튬 이온 배터리 배터리 원형 재료 생산 라인과 호환됩니다. 따라서, O3- 타입 층 전이 금속 산화물은 나트륨 이온 배터리의 상용화에 광범위한 적용 전망을 갖는다.

1.2 다항 화합물이 유형의 물질은 음이온 성 단위 (XO4) N- 붕소, 인, 황, 실리콘 및 기타 요소 및 그 유도체 (XMO3M+1) N-로 구성됩니다. 이 재료는 유도 효과를 통해 작동 전압을 증가시켜 화학 및 전기 화학적 특성에 영향을 미칩니다. 강력한 3D 프레임 구조는 나트륨 이온이 분해 될 때 구조적 변화를 감소시켜 물질의 구조적 안정성을 향상시킵니다. 또한, 강한 X-O 공유 결합은 산소 진화 반응을 억제하여 물질 순환 안정성 및 안전성을 향상시킨다 [10]. 바나듐 기반의 다비 오니온 소재는 특정 조건에서 리튬 이온 배터리와 비슷한 작동 전압을 제공합니다. Nasicon 구조 전극은 안정성 및 이온 전도도에 선호되지만, 낮은 전도도와 제한된 용량은 적용을 제한합니다. 그림 3은 Nasicon 유형의 다 절단 화합물의 구조적 특성을 보여줍니다.

1.3 프로이센 블루/흰색 화합물 프러시아 블루/화이트는 나트륨 전기 양성 전극 재료의 신인이며 많은 관심을 끌었습니다. 이들 화합물은 얼굴 중심 입방 구조를 가지고 있으며, 이는 전이 금속 이온이 CN 리간드와의 6 각형 배위를 형성하고, 나트륨 이온은 3 차원 채널 및 기공에 분포된다 [13]. 오픈 프레임 구조의 큰 갭 공간은 높은 이론적 용량을 제공 할뿐만 아니라 무독성과 같은 장점을 제공합니다. 그림 4는 3 개의 프로이센 블루 유사체의 결정 구조를 보여줍니다.

또한, 프러시아 블루/백색 화합물은 가장 낮은 비용, 높은 에너지 밀도를 가지며, 개방형 3 차원 구조는 나트륨 이온 탈인 교환, 안전성 및 속도 효율성에 도움이된다. 그러나 이러한 자료는 실제 응용 분야에서 몇 가지 어려움에 직면 해 있습니다. 내부 구조로 인해, 이들 재료는 탭 밀도가 낮고 결정화 수를 제거하기가 어렵 기 때문에 열 사이클 안정성이 열악하고 열 결함이 발생하여 열 용량 및 전기 화학적 특성에 영향을 미칩니다. 충전 및 배출 중 높은 열 에너지는 전이 금속 이온의 용해를 가속화하여 안전 문제를 일으킬 수 있습니다. 나트륨 전기 양성 전극 재료의 분류에 대한 자세한 내용은 표 1을 참조하십시오.