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科研新发现:有望实现钠离子电池高容量与快充兼得

2017-12-18 20:55:58

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  中新网合肥12月18日电 (周慧 吴兰)合肥工业大学18日消息,该校科研人员成功制备一种新型碳负极材料,该材料有望实现钠离子电池的高容量与快充的两者兼得。

  相关成果发表在能源材料领域国际著名学术期刊《先进能源材料》上。

  随着新能源汽车用动力电池的快速发展,锂资源有限和价格较高的问题日益凸显。由于钠与锂的性质相近,在自然界中的储量高且价格低廉,因此钠离子电池被科学界和产业界认为是可替代锂离子电池的下一代储能体系。

  据介绍,负极材料对锂/钠离子电池的快充和倍率性能的影响至关重要,由于钠离子的离子半径远大于锂离子,目前适用于锂离子电池的石墨类负极材料已不适用于钠离子电池,开发高性能非石墨类碳负极材料对于钠离子电池的发展具有重要意义。

  合肥工业大学材料科学与工程学院项宏发教授及其科研团队,利用氯化钠模板法结合优化的碳源组成制备出的三维无定形碳材料,实现了对其微观孔隙与微区结构的有效调控。

  该成果利用氯化钠模板,在不显著提高比表面积的前提下,适当引入孔径为2~50 nm的介孔和孔径>50 nm的大孔同时,利用碳源的组成优化和氯化钠模板的限域作用,实现无序/有序微区比例的调控,从而在提高碳负极材料倍率性能的同时具有较高的库伦效率和循环性能。

  实验数据表明,这一新型碳负极材料可在9.6安培每克的电流密度下充放电,获得的储钠容量与其他材料在相近电流密度下相比提升了一倍,且充放电600次后电池性能无衰减。同时,该材料合成方法简单,且制备过程无污染,具有广阔的应用前景。

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