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  5. Towards a Greener and Scalable Synthesis of Na₂Ti₆O₁₃ Nanorods and Their Application as Anodes in Batteries for Grid-Level Energy Storage
 
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2021
Zweitveröffentlichung
Artikel
Verlagsversion

Towards a Greener and Scalable Synthesis of Na₂Ti₆O₁₃ Nanorods and Their Application as Anodes in Batteries for Grid-Level Energy Storage

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Hauptpublikation
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ente202000856-sup-0001-suppdata-s1.docx
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TUDa URI
tuda/6911
URN
urn:nbn:de:tuda-tuprints-177824
DOI
10.26083/tuprints-00017782
Autor:innen
De Carolis, Dario M. ORCID 0000-0002-7781-4972
Vrankovic, Dragoljub
Kiefer, Samira A.
Bruder, Enrico ORCID 0000-0001-9893-6349
Dürrschnabel, Michael Thomas
Molina‐Luna, Leopoldo ORCID 0000-0002-9412-8093
Graczyk‐Zajac, Magdalena ORCID 0000-0002-4283-6549
Riedel, Ralf ORCID 0000-0001-6888-7208
Kurzbeschreibung (Abstract)

Grid applications require high power density (for frequency regulation, load leveling, and renewable energy integration), achievable by combining multiple batteries in a system without strict high capacity requirements. For these applications however, safety, cost efficiency, and the lifespan of electrode materials are crucial. Titanates, safe and longevous anode materials providing much lower energy density than graphite, are excellent candidates for this application. The innovative molten salt synthesis approach proposed in this work provides exceptionally pure Na₂Ti₆O₁₃ nanorods generated at 900–1100 °C in a yield ≥80 wt%. It is fast, cost‐efficient, and suitable for industrial upscaling. Electrochemical tests reveal stable performance providing capacities of ≈100 mA h g⁻¹ (Li) and 40 mA h g⁻¹ (Na). Increasing the synthesis temperature to 1100 °C leads to a capacity decrease, most likely resulting from 1) the morphology/volume change with the synthesis temperature and 2) distortion of the Na₂Ti₆O₁₃ tunnel structure indicated by electron energy‐loss and Raman spectroscopy. The suitability of pristine Na₂Ti₆O₁₃ as the anode for grid‐level energy storage systems has been proven a priori, without any performance‐boosting treatment, indicating considerable application potential especially due to the high yield and low cost of the synthesis route.

Freie Schlagworte

anode materials

grid storage

lithium

molten salt synthesis...

sodium

Sprache
Englisch
Fachbereich/-gebiet
11 Fachbereich Material- und Geowissenschaften > Materialwissenschaft > Fachgebiet Disperse Feststoffe
11 Fachbereich Material- und Geowissenschaften > Materialwissenschaft > Fachgebiet Physikalische Metallkunde
DDC
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 540 Chemie
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 660 Technische Chemie
Institution
Universitäts- und Landesbibliothek Darmstadt
Ort
Darmstadt
Titel der Zeitschrift / Schriftenreihe
Energy Technology : Generation, Conversion, Storage, Distribution
Jahrgang der Zeitschrift
9
Heftnummer der Zeitschrift
1
ISSN
2194-4296
Verlag
Wiley-VCH
Ort der Erstveröffentlichung
Weinheim
Publikationsjahr der Erstveröffentlichung
2021
Verlags-DOI
10.1002/ente.202000856
PPN
515148261
Artikel-ID
2000856

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