室溫條件下一步合成鈉離子電池正極材料

近日，記者從中國科學院過程工程研究所獲悉，該所綠色化工研究部副研究員趙君梅團隊研發(fā)了一種聚陰離子化合物低成本便利的室溫可控技術，并首次合成了鈉離子電池高電壓正極材料氟磷酸釩鈉，該材料未經過任何的后處理即具有優(yōu)異的倍率性能和長循環(huán)性能，可以說有關氟磷酸釩鈉的實驗室研究目前已達到國際領先水平。研究成果近期發(fā)表于《細胞》出版社能源旗艦期刊《焦耳》。

鑒于鋰資源價格昂貴、地質儲量有限等對鋰離子未來發(fā)展的限制，與鋰離子電池具有相似工作原理的鈉離子電池被寄予厚望?！扳c在地殼中的儲量遠高于鋰，有望支撐大規(guī)模儲能技術的可持續(xù)發(fā)展。”趙君梅告訴《中國科學報》記者。

一類重要的鈉離子電池正極材料“聚陰離子化合物氟磷酸釩鈉”的規(guī)?；统杀局苽湔谥萍s其商業(yè)化進程。這類材料具有高達480 Wh／kg的能量密度，如果氟磷酸釩鈉能夠工業(yè)化應用，全電池的能量密度可以和鋰離子電池相媲美。該材料自1999年由法國科學家J．－M． Le Meins首次報道以來，一直沿用的是高溫固相的合成方法，高能耗導致了該材料的高成本。

趙君梅團隊長期致力于氟磷酸釩鈉的低能耗綠色合成。最近，在針對氟磷酸釩鈉進行了一系列水熱／溶劑熱合成方法系統(tǒng)研究之后，他們進一步提出以釩渣萃取提釩得到的偏釩酸鈉溶液為釩的原料，直接制備氟磷酸釩鈉，開發(fā)了一種便利的室溫可控制備技術，這將使該材料的生產成本大大降低。

研究人員介紹，通過這一方法獲得的氟磷酸釩鈉是一種具有多殼層微觀結構的微球，其形成機理主要是基于原位生成的氣泡作為軟模板，且氣—液—固界面發(fā)生層層自組裝的結果。

“這一研究成果必定會加速氟磷酸釩鈉的工業(yè)化進程。”趙君梅認為。

據(jù)悉，這是首次報道室溫一步可控合成一種聚陰離子化合物，也是對正極材料的常規(guī)高溫固相法以及水熱合成法的挑戰(zhàn)。