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新材料讓鈉離子電池壽命可媲美鋰電池

                                                                           2017-02-23

 

  鋰離子電池雖已用於人們生活的方方面面,但科學家一直認為,在大規模能量存儲方面,鈉離子電池比鋰離子電池更安全,成本更低,但因壽命短,短期內無法應用。日前,中美科學家聯合開發出一種新型結構的硫化銻基負極材料,使硫化銻基鈉離子電池由以前的不超過500個循環提升到900個循環,壽命幾乎可媲美鋰電池,且比容量是鋰離子電池負極材料(石墨)容量的1.5倍。相關成果發表在納米領域頂尖雜志《ACS納米》上。

  論文第一作者,華南理工大學環境和能源學院副教授熊訓輝接受科技日報記者采訪時表示,鈉離子電池工作原理與鋰離子電池類似,都是利用離子在正負極之間嵌脫過程實現充放電。但前者因鈉資源豐富而成本更低,且因其電壓平台高,安全性更高。不過,由於現有鈉離子電極材料性能不理想,從上世紀80年代至今,尋找合適的電極材料一直是鈉離子電池發展的關鍵。

  熊訓輝和美國佐治亞理工學院材料科學與工程學院教授劉美林等開發出一種簡單的方法,即商業硫化銻與氧化石墨烯於硫化鈉溶液後混合,再通過控制結晶和燒結制備改性石墨烯與納米硫化銻的複合材料。該材料和鈉片組裝成半電池時,在快速充放電(充放電40分鍾左右完成)900個循環後容量保持率仍高達83%。

  研究人員通過理論計算證明,改性後的石墨烯對硫化銻以及其放電產物具有更好的固定作用,能更有效穩定材料的結構以及防止活性物質從石墨烯上脫落。與已有報道相比,該複合材料具有鈉離子電池銻基負極材料最好的循環性能,使鈉離子電池實現應用邁近了一大步。

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