钠离子电池关键电极材料的研究

钠离子电池关键电极材料的研究12新能源技术迅速发展，如风（光、热）电场、智能规模储电是构建新能源社会的关键技术之一3背景规模储电对于储能电池的要求成本低廉：手机电池(3~8Wh)，电动车(几十KWh)，储能电站(>几百MWh)使用寿命长：消费类电池：~2年；储能电池：10年以上资源与环境：储量丰富、环境友好、制备简单B.Dunnetal.Science2011,334,928；H.Panetal.EnergyEnviron.Sci.2013,6,2338.4），5发展无资源限制的钠离子电池（成本可能现在不一定占优势），但可以保障我56二、钠离子电池材料的研究物理化学学报，2017,33(1),211－2417NaxMA[MB(CN)6]·zH2O(MA和MB为过渡金属离子)Na0.44MnO2Na4Fe3P2O7(PO4)2Na2FePO4FNa3V2(PO4)2F3O3-NaM(Mn,Na2FePO4FNa3V2(PO4)2F3P2-Na0.67M(Mn,Ni,Fe,Cu,Co)O2非晶NaVOPO4Na2FeFe(CN)6Na2MnFe(CN)689AdvancedMaterials2011,23(28),31559 ChemicalResearchinChineseUniversities,2021 (b)(b)(a)(a)(c)(d)(c)ChemicalResearchinChineseUniversities,2021triclinic,Pi-Na2Mn3O7(Na4/7-x[□1/7Mn6/7]O2(□:MnO3-Na2RuO3(Na(Na1/3Ru2/3)O2)P2-Na2/3ZnxMn1-xO2 P2-Na2/3Zn0.25Mn0.7O2Na0.72(Li0.24Mn0.76)O2Li0.72(Li0.24Mn0.76)O2 离子迁移机制——IonMigrationMe Na4Fe3P2O7(PO4)2(129mAh/g)无资源限制T.Yuan,Z.Chen,Y.Cao,etal.NanoEnergy,2019,56,160Na4Fe3P2O7(PO4)2(129mAh/g)T.Yuan,Z.Chen,Y.Cao,etal.NanoEnergy,2019,56,160造成杂质相的原因Na4Fe3(PO4)2P2O7（NFPP)正极难以得到纯相结构缺铁纯相Na4Fe2.91(PO4)2P2O7A.L.Zhao,Y.L.Caoet.al,NanoEnergy,2022,91,106680NaNa+J.F.Qian,X.Y.Wu,Y.L.C），非晶NaVOPO4J.R.Dahn,etal.J.Electrochem.Soc.,148,2001,803Y.Cao,etal.NanoLett.12,2012,3783S.Komaba,etal.Adv.Funct.Mater.,27,2011,3859D.Mitlin,etal.ACSNano7,2012,11004X.S.Komaba,etal.Adv.Funct.Mater.,27,2011,3859J.Tarascon,etal.，Adv.EnergyMater.6,2016,1501588Y.Hu,etal.，Adv.EnergyMater.6,2016,1600659多孔少孔少孔多孔多孔少孔多孔少孔多孔少孔多孔多孔多孔多孔碳层的有序性和完整性对嵌钠容量具有重要影响测定了不同电位下碳层的有序性和完整性对嵌钠容量具有重要影响测定了不同电位下钠嵌硬碳的扩散系数，验证了低电位平台的扩散行为类似于锂嵌石墨提出了“吸附-嵌入/填充”新机理，统一了不同机制的观点(1)提出了“斜坡吸钠，平台嵌钠”原理；(2)提出硬碳嵌入合适的碳间距为~0.37nm。(1)提出了“吸附-嵌入”机理；(2)理论验证钠嵌入硬碳具有“空间效应”200920122016Y.Cao,Liu,etal.NanoLett.2012,12,3783-3787（引用1340次）Xiao,Cao,etal.NanoEnergy,19(2016)279（引用273次）Cao,Liu,etal.，Adv.EnergyMater.2017,7,17000265（引用495次）Xiao,Cao,Liu,etal.，Adv.EnergyMater.2018,8,1703238（引用288次）Chen,Cao,etal.，Adv.EnergyMater.2022,12(24),2200886理论指导实验低BET比表面几乎无微孔体积362.4低成本、高性能生物质碳负极制备工艺3.02.5HC/Na0100200300400500600Specificcapacity(mAhg-1)通过精细调节层与孔结构，形成可广泛制备的新技术方案，不同钠离子电池正极材料组成电池的能量密度氧化物聚阴离子普鲁士蓝不同材料具有不同领域的应用领域，各有特长32结语1、钠电与锂电比，优势在“钠（哪）”？首要发展具有资源丰富的电极材料和高能量密度体系，在系统成本上具备优势；另国际战略环境影响也应该考虑，可将钠离子电池从“储能替代”上升为“