鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1338次 | 2019年05月22日
低成本鈉離子電池有望代替鋰離子電池
一、鈉離子電池是什么
鋰離子電池運(yùn)用越來(lái)越貼近百姓生活,但地球上鋰資源非常有限,且挖掘成本高。開(kāi)發(fā)一種代替電池成為各國(guó)科學(xué)家努力的重要方向。南京理工大學(xué)夏暉教授與中外團(tuán)隊(duì)協(xié)作,開(kāi)創(chuàng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和調(diào)控辦法,在錳基正極材料研討方面獲得重要進(jìn)展,使低成本鈉離子電池有望代替鋰離子電池,相關(guān)成果宣布在最新一期《自然·通訊》上。
鈉離子電池
鈉資源豐富,挖掘費(fèi)用僅為鋰的百分之一,因此鈉離子電池的研發(fā)成為科研人員爭(zhēng)相“開(kāi)墾”的范疇。而層狀結(jié)構(gòu)的錳酸鈉正極材料具有理論容量高、價(jià)格低廉及來(lái)歷廣泛等利益,使之成為鈉離子電池正極材料的熱門(mén)研討目標(biāo)。
但由于錳酸鈉正極材料的層間隔狹窄,充放電過(guò)程中,半徑較大的鈉離子在層間遷移時(shí),會(huì)“擠壞”正極材料的結(jié)構(gòu),成為限制鈉離子電池研發(fā)的要害難點(diǎn)。除層間隔外,影響鈉離子電池功能的另一重要因素為層狀結(jié)構(gòu)中的鈉離子含量。不少科研人員測(cè)驗(yàn)通過(guò)各種辦法制備出了不同層狀結(jié)構(gòu)的錳酸鈉,但功能指標(biāo)難以滿(mǎn)足實(shí)際運(yùn)用需求。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
二、鈉離子電池為何有望代替鋰電池
夏暉教授團(tuán)隊(duì)開(kāi)創(chuàng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和調(diào)控辦法,與中科院物理所谷林研討員及美國(guó)加州大學(xué)圣地亞哥分校孟穎教授協(xié)作,在水鈉錳礦層狀結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,成功制備出兼具大層間隔與高鈉離子含量的層狀納米正極材料。
這種正極材料制成的電極比容量達(dá)到211.9毫安時(shí)每克,而現(xiàn)在市面上流通的鋰電池正極材料比容量約為140毫安時(shí)每克。充放電過(guò)程中,這種正極材料結(jié)構(gòu)安穩(wěn)無(wú)相變,體積改變僅為2%,循環(huán)充放電1000次后,比容量堅(jiān)持率高達(dá)94.6%,而電池職業(yè)一般的比容量堅(jiān)持率規(guī)范約為80%。