鈉離子電池正極材料

 

1.聚陰離子型正極材料

 

聚陰離子型正極材料最早研究是應(yīng)用于鋰離子電池正極，之后被借鑒應(yīng)用于鈉離子電池。此類材料的研究比較早， 主要代表材料有NaMnPO4、NaFePO4 等一類橄欖石型晶體。這種電極材料作為鈉離子電池正極具有不錯的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性。

 

2. 二維層狀過渡金屬化合物

 

二維材料的興起是在石墨烯的發(fā)現(xiàn)之后， 石墨烯材料的發(fā)現(xiàn)第一次向人類展示了二維結(jié)構(gòu)也可以作為晶體穩(wěn)定存在。在此之后相應(yīng)的二維材料也不斷地被開發(fā)出來。其中二硫化鉬、過渡金屬雙金屬氫氧化物、過渡金屬硫化物等一系列過渡金屬二維材料逐漸被合成并應(yīng)用于鈉離子電池正極， 取得了不錯的效果。目前應(yīng)用與鈉離子電池的二維材料主要是鈉基層狀NaxMO4(M=Co、Mn、V、Fe 等)。由于電化學(xué)活性高， 易于電解液離子的脫欠和吸附， 因此表現(xiàn)出極佳的電化學(xué)儲鈉效果。因此， 二維鈉基層狀NaxMO4 一度成為鈉離子電池正極電極材料的研究熱點。其中，作為鋰離子電池正極的層狀NaV6O15由于在鋰離子電池中的出色電化學(xué)儲能性能， 被應(yīng)用于鈉離子電池正極。

 

3. 過渡金屬磷酸鹽

 

過渡金屬磷酸鹽也是被應(yīng)用在鋰離子電池中的一種正極材料， 晶體結(jié)構(gòu)較多， 合成工藝較成熟。因此， 水熱法合成成為一種新型的合成磷酸鐵鈉的新路子。磷酸鹽作為一種三維結(jié)構(gòu)， 搭建起來的一種框架結(jié)構(gòu)極為有利于鈉離子的脫嵌和嵌入， 進而得到儲能性能優(yōu)異的鈉離子電池。

 

4 空心或核殼納米材料

 

空心或者核殼結(jié)構(gòu)是近年來才興起的新型鈉離子電池正極材料， 這種材料在原有材料的基礎(chǔ)上， 通過精妙的結(jié)構(gòu)設(shè)計實現(xiàn)空心或者多孔的結(jié)構(gòu)。比較常見的有空心硒化鈷納米立方、Fe-N 共參雜核殼釩酸鈉納米球、多孔碳空心氧化錫納米球等一系列空心結(jié)構(gòu)。結(jié)合材料本身的優(yōu)異特性， 再加上獨特的空心、多孔結(jié)構(gòu)， 使得更多的電化學(xué)活性位點暴漏在電解液當(dāng)中，同時還會極大的促進電解液的離子遷移率， 實現(xiàn)高效儲能。這種核殼結(jié)構(gòu)通常是通過模版法或者自犧牲模版法實現(xiàn)的。

 

 

鈉離子電池負極材料

 

1 硬碳

 

碳作為自然界儲量極其豐富的一種元素， 廉價易得， 作為鈉離子電池負極材料獲得了諸多的認可。按照石墨化程度， 碳材料可以分為石墨類碳和無定型碳兩大類。其中， 歸屬于無定形碳中的硬碳表現(xiàn)出了高達300mAh/g 的儲鈉比容量， 而石墨化程度較高的碳材料由于比表面積較大， 有序性較強使得庫倫效率極低， 難以滿足商業(yè)應(yīng)用。因此在實際研究中以非石墨類硬碳材料為主。為了進一步提升鈉離子電池負極材料的性能， 通過離子摻雜或者復(fù)合的方法對碳材料的親水性、導(dǎo)電性等進行改善， 可以增強碳材料的儲能性能。