中國粉體網(wǎng)訊 近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所儲能技術(shù)研究部研究員李先鋒、張華民、副研究員鄭瓊帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊，在鈉離子電池聚陰離子型正極材料研究方面取得新進(jìn)展，研究成果在線發(fā)表于《美國化學(xué)會能源快報》（ACS Energy Letters）上。
鈉離子電池具有資源豐富、低成本、高性價比等優(yōu)點，在電動自行車、低速電動車、分布式儲能、大規(guī)模儲能領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。鈉離子電池與鋰離子電池工作原理相似，正極材料決定鈉離子電池能量密度。聚陰離子型化合物具有較高電壓、較高理論比容量、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等優(yōu)點，成為鈉離子電池正極材料的優(yōu)選之一。然而，聚陰離子型化合物的電子電導(dǎo)率低，限制了電池的比容量和倍率性能。因此，進(jìn)一步提高其倍率性能、優(yōu)化全電池性能，以及進(jìn)一步降低材料制備成本、實現(xiàn)材料規(guī)�；苽�，是急需攻破的難題。針對此，該團(tuán)隊近年來在鈉離子電池聚陰離子型正極材料的結(jié)構(gòu)基元調(diào)控、鈉脫嵌機(jī)制、碳復(fù)合制備、全電池及軟包電池構(gòu)建等方面展開了系列研究，實現(xiàn)了高性能三氟磷酸釩鈉Na3V2(PO4)2F3（Nano Energy, 2018；J. Mater. Chem. A, 2017）、氟磷酸釩鈉NaVPO4F（J. Mater. Chem. A, 2018）、磷酸釩鈉Na3V2(PO4)3（J. Mater. Chem. A, 2018；J. Mater. Chem. A, 2016）等釩基聚陰離子型化合物的高效合成及應(yīng)用。
三氟磷酸釩鈉具有由[V2O8F3]雙八面體與[PO4]四面體間隔性的聯(lián)結(jié)形成的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，有利于Na+的快速嵌入和脫出。其理論能量密度為500Wh/kg，與LiFePO4在鋰離子電池中的能量密度相當(dāng)（550Wh/kg），近年來備受關(guān)注。在前期研究工作基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊提出了一種低溫溶劑熱-球磨制備方法，實現(xiàn)了高電導(dǎo)性碳包覆氟磷酸釩鈉（Na3V2(PO4)2F3）的綠色經(jīng)濟(jì)合成。研究發(fā)現(xiàn)低溫溶劑熱過程中溶劑種類和pH值對Na3V2(PO4)2F3形貌和產(chǎn)物純度起到關(guān)鍵作用。在乙醇和水共混溶劑的酸性環(huán)境中，晶體具有很高的表面能，可以獲得高純度且高產(chǎn)率的Na3V2(PO4)2F3。與科琴黑（KB）短時間（1h）球磨之后，Na3V2(PO4)2F3表面均勻包覆了一層高度石墨化的KB，有效提高了其離子擴(kuò)散和電子傳導(dǎo)能力。由Na3V2(PO4)2F3組裝的鈉離子電池在0.5C的電流下具有138mAh/g的高比容量，在40C的大電流下其容量仍能維持122mAh/g。該低溫溶劑熱-球磨方法將為低成本、高性能鈉離子電池技術(shù)的實用化提供一種新的策略。
上述研究工作得到中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項的資助。
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/江岸）
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