中國粉體網(wǎng)訊 鋰離子電池(LIBs)自面市以來,已被廣泛應用于各種電化學儲能應用,包括移動設備、電動汽車和儲能系統(tǒng)(Ess),是最受歡迎的可充電電池類型之一。但是,隨著需求的增加,其價格在過去幾年也有所上漲。 由于鈉的天然儲量高、成本低,而且化學性質(zhì)與鋰相似,因此,鈉離子電池(SIBs)有望成為鋰離子電池的替代品。人們對SIB電池越來越感興趣,但是,由于缺乏合適的電極材料,SIB電池的商業(yè)化還遠末實現(xiàn)。
據(jù)外媒報道,韓國高級科學技術研究院(KAIST)的研究人員提出新策略,以硫化銅為電極材料,延長鈉離子電池可循環(huán)性。使用這種材料,可以促進SIB電池的高性能轉(zhuǎn)換反應,并有望實現(xiàn)SIB電池的商業(yè)化。
Jong Min Yuk教授領導的團隊證實了利用硫化銅穩(wěn)定鈉儲存機制。硫化銅是一種優(yōu)良的電極材料,因其獨特的耐粉碎轉(zhuǎn)化反應機理,具有高容量、高速率和長周期循環(huán)能力,從而促進容量恢復。研究結(jié)果表明,使用硫化銅時,鈉離子電池每天充電一次,使用壽命可達5年以上。而且,硫化銅含有豐富的銅和硫等天然材料,比鋰離子電池具有更好的成本競爭力,鋰離子電池使用的是鋰和鈷。
鋰離子電池采用石墨等插層材料作為負極,由于插層間距不足,這些材料無法大量存儲鈉。因此,人們開始探索轉(zhuǎn)化和合金化反應型材料,以滿足負極部分的高容量需求。然而,與插入反應不同,在轉(zhuǎn)化和合金化反應中,材料的體積膨脹通常較大,而且晶體會突然發(fā)生變化,進而破壞活性物質(zhì),導致容量嚴重退化。
研究團隊發(fā)現(xiàn),在轉(zhuǎn)化反應中,對于實現(xiàn)耐粉碎轉(zhuǎn)化反應和容量恢復,半共格相界面(semi-coherent phase interface)和晶界起到關鍵作用。硫化銅通過漸進性的晶體變化,生成半共格相界面,最終阻止顆粒的粉碎;谶@一獨特的機理,研究人員證實,無論大小和形態(tài)如何,硫化銅都具有高容量和高循環(huán)穩(wěn)定性。Yuk教授表示:“使用硫化銅,可以促進鈉離子電池的發(fā)展,有助于開發(fā)低成本儲能系統(tǒng),并解決微塵問題!
(中國粉體網(wǎng)編輯整理/江岸)
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