鉅大LARGE | 點擊量：1509次 | 2019年01月08日
鈉離子電池電極材料被玩了
眾所周知，鈉離子電池和鋰離子電池覺有十分相似的結構特點，但是由于鈉離子電池采用的為鈉材料，因此其材料成本就要遠低于鋰離子電池，并且由于鈉元素在地殼中的儲量十分豐富(在全部元素的儲量中為第6)，也容易分離，因此相比于資源相對稀缺的鋰元素，鈉元素在儲能方面的應用具有更大的優(yōu)勢。
與循規(guī)蹈矩的鋰離子電池不同，鈉離子電池的電極材料可謂花樣百出！
鈉離子電池雖然與鋰離子電池十分相似，但是鋰離子電池上的技術積累卻不能直接用于鈉離子電池，以負極為例，傳統(tǒng)的鋰離子電池負極材料石墨，由于層間距比較小，并且鈉離子在嵌入后會誘發(fā)石墨膨脹，因此無法直接用于鈉離子電池，而其他炭材料由于在鈉離子電池中容量有限，而無法應用。
而一些高容量的合金材料例如Sb、Sn等，和鋰離子電池存在同樣的問題——由于存在著巨大的體積膨脹而無法應用。
鈉離子電池電極材料已經被玩壞了
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
為了克服這些問題，眾多的新型材料被開發(fā)出來，例如SnS2–RGO，F(xiàn)eSe2，鈦基材料和磷碳復合材料等，在眾多的新材料中金屬硫化物由于其較高的容量而備受關注。
近日，北京大學的Xusheng Wang等人利用簡單高溫固相法合成了一種新型金屬硫化物負極材料SnSSe，該材料表現(xiàn)出了優(yōu)秀的循環(huán)性能和倍率性能。
該材料具有一下幾點優(yōu)勢：
1)由于該材料是一種典型的層狀結構，因此在層與層之間有著足夠的空間，從而能吸收在鈉離子嵌入的時候造成的體積膨脹，從而保證材料良好的循環(huán)性能。
2)由于Se元素的加入使得材料的導電性得到了提高，從而減少了材料中不反應的惰性部分，并提高Na+的擴散速度，從而提高電池的倍率性能。
3)在001晶面方向的選擇性生長有助于Na+的嵌入。
4)在能夠保證容量的前提下，適當?shù)奶岣呓刂岭妷河兄诰徍筒牧系捏w積膨脹和提高材料的庫倫效率。
5)該材料的部分贗電容有助于其實現(xiàn)大電流快速充放電。6)材料內部產生的納米晶體結構，能有效防止材料破碎，提高材料的循環(huán)穩(wěn)定性。
鈉離子電池電極材料已經被玩壞了
該材料合成過程十分簡單，將Sn、S、Se等元素化合物均勻混合，并在400℃下焙燒5小時，經過研磨就可以獲得結晶狀態(tài)良好的SnSSe材料，XRD衍射數(shù)據(jù)顯示，該晶體更傾向于沿著001晶面生長，這有利于增加Na+的擴散速度。
循環(huán)伏安掃描顯示，在還原過程中，該材料在1.62V附近出現(xiàn)一個電流峰值，表明材料的充電電壓平臺在1.62左右。同時由于材料具有贗電容，從而使得材料具有良好的循環(huán)性能，當以500mA/g的電流密度循環(huán)600次后(0.5-3.0V)，其充放電曲線幾乎重合，也就是說循環(huán)600次后，該材料幾乎沒有衰降。
壽命實驗中發(fā)現(xiàn)，在5000mA/g的超大電流密度(12C左右)下，材料在循環(huán)1000次材料沒有發(fā)生容量衰降，材料不僅表現(xiàn)出了良好的循環(huán)壽命還表現(xiàn)出了良好的倍率性能。
鈉離子電池電極材料已經被玩壞了
該方法生產的SnSSe材料作為高性能鈉離子電池負極材料不僅具有高容量，十分優(yōu)異的循環(huán)性能，簡單的合成工藝，并且能夠很方便的實現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化生產，因此該材料十分適合用在一些對電池循環(huán)壽命和倍率性能要求較高的地方，例如電動汽車等領域。
