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钠离子电池

钠离子电池

钠离子电池研究最早开始于上世纪八十年代前后,早期被设计开发出来的电极材料如MoS2、TiS2以及NaxMO2电化学性能不理想,发展非常缓慢。寻找合适的钠离子电极材料是钠离子储能电池实现实际应用的关键之一。近几年来,根据钠离子电池特点设计开发了一系列正负极材料,在容量和循环寿命方面有很大提升,如作为负极的碳材料、过渡金属及其合金类化合物,作为正极的聚阴离子类、普鲁士蓝类、氧化物类材料,特别是层状结构的NaxMO2(M= Fe、Mn、Co、V、Ti)及其二元、三元材料展现了很好的充放电比容量和循环稳定性。

   钠离子电池具有低成本化优势,有望作为大规模储能应用,相比较锂离子电池,钠离子电池所具有的优势:钠盐原材料储量丰富,价格低廉,采用铁锰镍基正极材料相比较锂离子电池三元正极材料,原料成本降低一半;由于钠盐特性,允许使用低浓度电解液(同样浓度电解液,钠盐电导率高于锂电解液20%左右)降低成本;钠离子不与铝形成合金,负极采用铝箔作为集流体,可以进一步降低成本8%左右,降低重量10%左右;由于钠离子电池无过放电特性,允许钠离子电池放电到零伏,因此,钠离子电池航空运输安全;电池能量密度大于100Wh/kg,可以相比于磷酸铁锂电池。

参考文献:

[1] Hong Wang, Xiao-Zhen Liao, Yang Yang, Xiaomin Yan, Yu-Shi He, Zi-Feng Ma, Large-Scale Synthesis of NaNi1/3Fe1/3Mn1/3O2 as High Performance Cathode Materials for Sodium Ion Batteries, Journal of The Electrochemical Society, 2016, 163 (3) A565-A570

[2] 王红,廖小珍,颉莹莹,马紫峰等,新型移动式钠离子电池储能系统设计与研究,储能科学与技术565-682016

[3] Hong Wang, Xiao-Zhen Liao, Yu-Shi He, Zi-Feng Ma, Electrochemical properties of P2-Na2/3- [Ni1/3Mn2/3]O2 cathode material for sodium ion batteries when cycled in different voltage ranges. Electrochimica Acta, 2013, 113, 200-204

[4] Dezhi Yang, Jing Xu, Xiao-Zhen Liao, Hong Wang, Yu-Shi He, Zi-Feng Ma, Prussian blue without coordinated water as a superior cathode for sodium-ion batteries, Chemical Communications, 2015, 51, 8181

[5] Dezhi Yang, Jing Xu, Xiao-Zhen Liao, Yu-Shi He, Haimei Liu, Zi-Feng Ma, Structure optimization of Prussian blue analogue cathode materials for advanced sodium ion batteries, Chemical Communications, 2014, 50, 13377--13380



 

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