鈉離(lí)子電池新進展：低溫溶劑熱-球磨制備方案提高合成效率

鈉離(lí)子電池具有資(zī)源豐富、低成本、高性價比等優點，在電動自行車(chē)、低速電動車(chē)、分(fēn)布式儲能、大(dà)規模儲能領域具有很好的應用前景。鈉離(lí)子電池與锂離(lí)子電池工(gōng)作原理相似，正極材料決定鈉離(lí)子電池能量密度。聚陰離(lí)子型化合物(wù)具有較高電壓、較高理論比容量、結構穩定等優點，成爲鈉離(lí)子電池正極材料的優選之一(yī)。

近日，大(dà)連化物(wù)所儲能技術研究部李先鋒研究員(yuán)、張華民研究員(yuán)、鄭瓊副研究員(yuán)帶領的研究團隊，在鈉離(lí)子電池聚陰離(lí)子型正極材料研究方面取得新進展，研究成果發表于《美國化學會能源快報》上。

爲提高其倍率性能、優化全電池性能，以及進一(yī)步降低材料制備成本、實現材料規模化制備，是急需攻破的難題。研究人員(yuán)在鈉離(lí)子電池聚陰離(lí)子型正極材料的結構基元調控、鈉脫嵌機制、碳複合制備、全電池及軟包電池構建等方面展開(kāi)了系列研究，實現了高性能三氟磷酸釩鈉、氟磷酸釩鈉、磷酸釩鈉等釩基聚陰離(lí)子型化合物(wù)的高效合成及應用。

三氟磷酸釩鈉具有由[V2O8F3]雙八面體(tǐ)與[PO4]四面體(tǐ)間隔性的聯結形成的三維網狀結構，有利于Na+的快速嵌入和脫出。其理論能量密度爲500Wh/kg，與LiFePO4在锂離(lí)子電池中(zhōng)的能量密度相當（550Wh/kg），近年來備受關注。

研究團隊提出了一(yī)種低溫溶劑熱-球磨制備方法，實現了高電導性碳包覆氟磷酸釩鈉（Na3V2(PO4)2F3）的綠色經濟合成。研究發現低溫溶劑熱過程中(zhōng)溶劑種類和pH值對Na3V2(PO4)2F3形貌和産物(wù)純度起到關鍵作用。在乙醇和水共混溶劑的酸性環境中(zhōng)，晶體(tǐ)具有很高的表面能，可以獲得高純度且高産率的Na3V2(PO4)2F3。有效提高了其離(lí)子擴散和電子傳導能力。由Na3V2(PO4)2F3組裝的鈉離(lí)子電池在0.5C的電流下(xià)具有138mAh/g的高比容量，在40C的大(dà)電流下(xià)其容量仍能維持122mAh/g。該低溫溶劑熱-球磨方法将爲低成本、高性能鈉離(lí)子電池技術的實用化提供一(yī)種新的策略。