新發(fā)現(xiàn)：有望實(shí)現(xiàn)鈉離子電池高容量與快充兼得

合肥工業(yè)大學(xué)近日消息,該?？蒲腥藛T成功制備一種新型碳負(fù)極材料,該材料有望實(shí)現(xiàn)鈉離子電池的高容量與快充的兩者兼得。

相關(guān)成果發(fā)表在能源材料領(lǐng)域國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊《先進(jìn)能源材料》上。

隨著新能源汽車(chē)用動(dòng)力電池的快速發(fā)展,鋰資源有限和價(jià)格較高的問(wèn)題日益凸顯。由于鈉與鋰的性質(zhì)相近,在自然界中的儲(chǔ)量高且價(jià)格低廉,因此鈉離子電池被科學(xué)界和產(chǎn)業(yè)界認(rèn)為是可替代鋰離子電池的下一代儲(chǔ)能體系。

據(jù)介紹,負(fù)極材料對(duì)鋰/鈉離子電池的快充和倍率性能的影響至關(guān)重要,由于鈉離子的離子半徑遠(yuǎn)大于鋰離子,目前適用于鋰離子電池的石墨類(lèi)負(fù)極材料已不適用于鈉離子電池,開(kāi)發(fā)高性能非石墨類(lèi)碳負(fù)極材料對(duì)于鈉離子電池的發(fā)展具有重要意義。

合肥工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院項(xiàng)宏發(fā)教授及其科研團(tuán)隊(duì),利用氯化鈉模板法結(jié)合優(yōu)化的碳源組成制備出的三維無(wú)定形碳材料,實(shí)現(xiàn)了對(duì)其微觀孔隙與微區(qū)結(jié)構(gòu)的有效調(diào)控。

該成果利用氯化鈉模板,在不顯著提高比表面積的前提下,適當(dāng)引入孔徑為2~50 nm的介孔和孔徑>50 nm的大孔同時(shí),利用碳源的組成優(yōu)化和氯化鈉模板的限域作用,實(shí)現(xiàn)無(wú)序/有序微區(qū)比例的調(diào)控,從而在提高碳負(fù)極材料倍率性能的同時(shí)具有較高的庫(kù)倫效率和循環(huán)性能。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,這一新型碳負(fù)極材料可在9.6安培每克的電流密度下充放電,獲得的儲(chǔ)鈉容量與其他材料在相近電流密度下相比提升了一倍,且充放電600次后電池性能無(wú)衰減。同時(shí),該材料合成方法簡(jiǎn)單,且制備過(guò)程無(wú)污染,具有廣闊的應(yīng)用前景。