鋰離子電池雖已用(yòng)於人們生活的方方(fāng)麵(miàn)麵,但科學家一直認為,在(zài)大規模能(néng)量存儲方麵,鈉離子電池比鋰離子電池更安全,成本更低,但因壽命短,短期內無(wú)法應用。日前(qián),中美(měi)科(kē)學(xué)家聯合開發出一種新型結構的(de)硫化(huà)銻(tī)基負極材料,使硫化銻基鈉離子電(diàn)池由以(yǐ)前的不超過500個循環提升到900個循環,壽命幾乎可媲美鋰(lǐ)電池(chí),且比(bǐ)容量是鋰離子電池(chí)負極材料(石墨)容量的1.5倍。相關(guān)成果發表在納米領域頂尖雜誌《ACS納米》上。
論文第一作者(zhě),華南理工大學環境和能(néng)源學院副教授(shòu)熊訓輝接受(shòu)科技日報記者采訪時表(biǎo)示,鈉離子電池工作原理與鋰離子電池類似,都是利用離子在正負極(jí)之間嵌脫過程實現充放電。但前者因鈉資源豐富而成本更低(dī),且因其電壓平台高,安全性更高。不過,由於現(xiàn)有鈉離子電極材料性能不理想,從上世紀80年代(dài)至今,尋找合適的電極材料一直是鈉離子電池(chí)發展(zhǎn)的關鍵(jiàn)。
熊訓輝和美國佐治亞理工學院材料科學與工程學院(yuàn)教授劉美林等開發出一種簡單的方法,即商業(yè)硫化銻與(yǔ)氧(yǎng)化石墨烯於硫化鈉溶(róng)液(yè)後混合,再通(tōng)過控製結晶和燒(shāo)結製備改性石墨烯(xī)與納米硫化銻的複合材料。該材料(liào)和鈉片組裝(zhuāng)成半電池時,在快速充放電(充放電40分鍾左(zuǒ)右完成)900個循環後容量保持(chí)率仍高達83%。
研究人員通過理論計算證明,改性後的石墨烯對硫化銻以及其放電產物具有更好的固定作用,能更有效穩定材料的結構以(yǐ)及防止活性物質從石墨烯上脫落。與已有報道相比,該複合材(cái)料具有鈉離子電池銻基負極材料最好的循環性(xìng)能,使鈉離子電池實現應用邁近(jìn)了一大步。
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更多>2020-09-17