室溫鈉離子儲(chǔ)能電池正極材料研究取得新進(jìn)展

最近，中國科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家實(shí)驗(yàn)室（籌）清潔能源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室胡勇勝研究員與合作者們開發(fā)出一種新型磷酸釩鈉Na3V2(PO4)3/C 復(fù)合正極材料。作為鈉離子電池正極時(shí)，充放電平臺(tái)在3.4 V 左右，其儲(chǔ)鈉平均電壓高于目前報(bào)道的大部分鈉離子電池正極材料。Na3V2(PO4)3/C 復(fù)合材料的可逆容量達(dá)100 mA·h/g 以上，接近其理論容量（117 mA·h/g），通過優(yōu)化電解液組成，首周庫侖效率高達(dá)98%，首周后庫侖效率達(dá)99.5%以上。原位XRD 研究表明，該材料儲(chǔ)鈉機(jī)制為一典型的兩相[Na3V2(PO4)3和NaV2(PO4)3]反應(yīng)，其充放電過程中體積形變較小，約為8.3%。具有NASICON 結(jié)構(gòu)的 Na3V2(PO4)3（其中2個(gè)Na 占據(jù)晶格中18e 位置，1個(gè)Na 占據(jù)6b 位置）材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，Na＋在脫嵌過程中，主體結(jié)構(gòu)保持不變，循環(huán)穩(wěn)定，適合作為長壽命室溫鈉離子儲(chǔ)能電池的正極材料，可以和硬碳等負(fù)極材料構(gòu)建室溫鈉離子儲(chǔ)能電池（如圖4所示），其理論能量密度達(dá)到180 W·h/kg（基于正負(fù)極質(zhì)量計(jì)算）。

該工作發(fā)表于Advanced Energy Materials2013年第2期封面文章以及Electrochemistry Communications上，已申請(qǐng)中國發(fā)明專利。相關(guān)工作得到了Advances In Engineering 網(wǎng)站的報(bào)道。

上述工作得到了科技部儲(chǔ)能材料“863”創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)、中國科學(xué)院知識(shí)創(chuàng)新工程能源項(xiàng)目群方向性項(xiàng)目、中國科學(xué)院百人計(jì)劃和國家自然科學(xué)基金委的大力支持。