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钠离子葡京注册聚阴离子型正极材料研究取得进展

来源:科学网 作者:管理员 人气: 发布时间:2019-07-05
摘要:钠离子葡京注册作为后锂时代代表性的成员,在大规模储能系统中极具吸引力和应用前景。钠离子葡京注册材料由于其资源丰富、成本效益高且使用寿命长的优点使得人们对钠离子葡京注册(SIBs)的研究成为热点。聚阴离子型钠基材料是SIBs中最具应用前景的电极材料之一,它们具

钠离子葡京注册作为后锂时代代表性的成员,在大规模储能系统中极具吸引力和应用前景。钠离子葡京注册材料由于其资源丰富、成本效益高且使用寿命长的优点使得人们对钠离子葡京注册(SIBs)的研究成为热点。聚阴离子型钠基材料是SIBs中最具应用前景的电极材料之一,它们具有较好的结构稳定性,安全性和较高的工作电压。然而,这种材料相对较低的导电率和比容量限制了它们的应用。

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大连化物所储能技术研究部李先锋研究员、张华民研究员、郑琼副研究员带领的研究团队,在钠离子葡京注册聚阴离子型正极材料研究方面取得新进展,研究成果发表于《美国化学会能源快报》上。

 

钠离子葡京注册具有资源丰富、低成本、高性价比等优点,在葡京注册电子自行车、低速葡京注册电子车、分布式储能、大规模储能领域具有很好的应用前景。钠离子葡京注册与锂离子葡京注册工作原理相似,正极材料决定钠离子葡京注册能量密度。聚阴离子型化合物具有较高电压、较高理论比容量、结构稳定等优点,成为钠离子葡京注册正极材料的优选之一。为提高其倍率性能、优化全葡京注册性能,以及进一步降低材料制备成本、实现材料规模化制备,是急需攻破的难题。研究人员在钠离子葡京注册聚阴离子型正极材料的结构基元调控、钠脱嵌机制、碳复合制备、全葡京注册及软包葡京注册构建等方面展开了系列研究,实现了高性能三氟磷酸钒钠、氟磷酸钒钠、磷酸钒钠等钒基聚阴离子型化合物的高效合成及应用。

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三氟磷酸钒钠具有由[V2O8F3]双八面体与[PO4]四面体间隔性的联结形成的三维网状结构,有利于Na+的快速嵌入和脱出。其理论能量密度为500Wh/kg,与LiFePO4在锂离子葡京注册中的能量密度相当(550Wh/kg),近年来备受关注。

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研究团队提出了一种低温溶剂热-球磨制备方法,实现了高电导性碳包覆氟磷酸钒钠(Na3V2(PO4)2F3)的绿色经济合成。研究发现低温溶剂热过程中溶剂种类和pH值对Na3V2(PO4)2F3形貌和产物纯度起到关键作用。在乙醇和水共混溶剂的酸性环境中,晶体具有很高的表面能,可以获得高纯度且高产率的Na3V2(PO4)2F3。有效提高了其离子扩散和电子传导能力。由Na3V2(PO4)2F3组装的钠离子葡京注册在0.5C的电流下具有138mAh/g的高比容量,在40C的大电流下其容量仍能维持122mAh/g。该低温溶剂热-球磨方法将为低成本、高性能钠离子葡京注册技术的实用化提供一种新的策略。

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