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    低溫磷酸3.2V 20Ah
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    詳解鈉離子電池的研究現狀及正負極材料

    环彩网LARGE  |  點擊量:13085次  |  2020年11月22日  

    摘要
    鈉離子電池正極材料1.聚陰離子型正極材料聚陰離子型正極材料最早研究是應用于鋰離子電池正極,之后被借鑒應用于鈉離子電池。此類材料的研究比較早, 主要代表材料有NaMnPO4、NaFePO4 等一類橄欖石

    鈉離子電池正極材料


    1.聚陰離子型正極材料


    聚陰離子型正極材料最早研究是應用于鋰離子電池正極,之后被借鑒應用于鈉離子電池。此類材料的研究比較早,重要代表材料有NaMnPO4、NaFePO4等一類橄欖石型晶體。這種電極材料作為鈉離子電池正極具有不錯的倍率性能和循環穩定性。


    2.二維層狀過渡金屬化合物


    二維材料的興起是在石墨烯的發現之后,石墨烯材料的發現第一次向人類展示了二維結構也可以作為晶體穩定存在。在此之后相應的二維材料也不斷地被開發出來。其中二硫化鉬、過渡金屬雙金屬氫氧化物、過渡金屬硫化物等一系列過渡金屬二維材料逐漸被合成并應用于鈉離子電池正極,取得了不錯的效果。目前應用與鈉離子電池的二維材料重要是鈉基層狀NaxMO4(M=Co、Mn、V、Fe等)。由于電化學活性高,易于電解液離子的脫欠和吸附,因此表現出最佳的電化學儲鈉效果。因此,二維鈉基層狀NaxMO4一度成為鈉離子電池正極電極材料的研究熱點。其中,作為鋰離子電池正極的層狀NaV6O15由于在鋰離子電池中的出色電化學儲能性能,被應用于鈉離子電池正極。


    3.過渡金屬磷酸鹽


    過渡金屬磷酸鹽也是被應用在鋰離子電池中的一種正極材料,晶體結構較多,合成工藝較成熟。因此,水熱法合成成為一種新型的合成磷酸鐵鈉的新路子。磷酸鹽作為一種三維結構,搭建起來的一種框架結構極為有利于鈉離子的脫嵌和嵌入,進而得到儲能性能優異的鈉離子電池。


    4空心或核殼納米材料


    空心或者核殼結構是近年來才興起的新型鈉離子電池正極材料,這種材料在原有材料的基礎上,通過精妙的結構設計實現空心或者多孔的結構。比較常見的有空心硒化鈷納米立方、Fe-N共參雜核殼釩酸鈉納米球、多孔碳空心氧化錫納米球等一系列空心結構。結合材料本身的優異特性,再加上獨特的空心、多孔結構,使得更多的電化學活性位點暴漏在電解液當中,同時還會極大的促進電解液的離子遷移率,實現高效儲能。這種核殼結構通常是通過模版法或者自犧牲模版法實現的。


    鈉離子電池負極材料


    1硬碳


    碳作為自然界儲量極其豐富的一種元素,廉價易得,作為鈉離子電池負極材料獲得了諸多的認可。按照石墨化程度,碳材料可以分為石墨類碳和無定型碳兩大類。其中,歸屬于無定形碳中的硬碳表現出了高達300mAh/g的儲鈉比容量,而石墨化程度較高的碳材料由于比表面積較大,有序性較強使得庫倫效率極低,難以滿足商業應用。因此在實際研究中以非石墨類硬碳材料為主。為了進一步提升鈉離子電池負極材料的性能,通過離子摻雜或者復合的方法對碳材料的親水性、導電性等進行改善,可以增強碳材料的儲能性能。


    2金屬化合物


    金屬化合物作為鈉離子電池負極重要是以二維金屬碳化物、氮化物為主。這些材料作為二維材料,除了具備二維材料的優異特性以外,不僅可以通過吸附、插層的方式儲存鈉離子,有些材料還可以與鈉離子結合,通過化學反應出現的贗電容進行儲能,進而極大的提升儲能效果。但是受限于成本太高而且相比較碳材料難以獲得,同時碳材料作為鈉離子電池負極本身性能已經足夠,因此目前鈉離子電池負極材料仍然以碳材料為主。



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