韦德体育 -新型钠电池正极材料实现十万次超长循环寿命—新闻—科学网

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2025-05-13 12:02:37

最近几年来，钠离子电池依附其原质料资源贮备富厚、提取成本较低、自立可控等上风，正加快从试验室迈向财产化，有望与锂离子电池于储能范畴形成互补，揭示出了巨年夜的成长潜力及广漠的运用远景。

近日，中国科学院院士、南边科技年夜学机械与能源工程系讲席传授赵天寿，副研究员韩美胜，副传授曾经林团队提出了一种集成聚阴离子及层状氧化物的复合正极用在钠离子电池，实现了十万圈轮回寿命，容量连结率达72.6%，为长命命、低成本钠离子电池设计计谋带来新思绪。相干结果发表于国际能源顶尖期刊《能源与情况科学》上。

研究示用意南科年夜供图

冲破长轮回寿命极限

锂离子电池依附其高能量密度、长轮回寿命及成本连续降低的上风，被广泛运用在电动汽车、储能体系等新能源范畴。然而，锂资源欠缺的问题制约了其成长，进一步促使研究职员及财产界摸索替换技能。

钠资源富厚，成本低，且与锂本家，化学性子相似，有望成为锂的有力增补。此外，研究发明钠离子电池于低温机能、安全性方面上风凸起，其机能特性及市场远景已经被市场充实认知，被认为是最有潜力的新型储能电池之一。然而，传统钠离子电池正极质料存于较着短板，聚阴离子型化合物不变性高但容量低，层状氧化物容量高却易受空气及水汽侵蚀，且轮回不变性差。

于该研究中，该团队设计了一种嵌入多孔碳框架的聚阴离子-层状氧化物复合正极，该正极由富钠聚阴离子化合物及层状氧化物构成原位共生双相异质布局，颠末优化后显著晋升了钠离子存储机能。

研究团队立异性地将聚阴离子型化合物及层状氧化物联合，经由过程铁掺杂降低磷酸钒钠的带隙，激活钒元素的氧化还有原反映，晋升导电性及比容量；同时引入多孔碳骨架，加强电子传导并缓冲体积膨胀。此外，低应变的层状氧化物相作为“不变剂”，有用减缓充放电历程中的布局应力。

论文第一作者、南科年夜机械与能源工程系硕士生邹支宇先容，该复合正极于0.1C倍率下可逆容量达130mAh/g，100C高倍率的电流密度下，轮回十万次后容量连结率为72.6%，远超当前聚阴离子型正极的寿命极限,比绝年夜大都的报导超出跨越一个数目级。团队还有乐成制备出安时级软包电池，能量密度达153.4Wh/kg，轮回寿命超500次，为后续工程化验证奠基基础。

钠电财产迎来广漠成长机缘

当前，全世界规模内,钠电池市场范围正出现快速增加态势。按照《2024中国钠离子电池陈诉》数据显示，当前，钠离子电池于全世界规模内已经实现了小范围出产以和特定场景的树模运用，2023年全世界市场范围达3.2亿美元，估计到2030年将靠近10亿美元。

最近几年来，我国高度器重钠离子电池的研发运用。2022年，钠离子电池被列入《“十四五”能源范畴科技立异计划》；2023年，工信部等六部分结合发布《关在鞭策能源电子财产成长的引导定见》，明确增强新型储能电池财产化技能攻关。

“从电池全生命周期来看，长命命正极质料有望进一步鞭策钠离子电池于储能范畴的运用及成长。”论文第一通信作者、南科年夜副研究员韩美胜先容，研究团队经由过程将钠离子电池正极的两个重要系统-聚阴离子及层状氧化物正极桥接起来，注解集成正极中的协同效应可以鞭策高能量密度、快速充电及长轮回寿命正极的开发，并拓宽了将来正极研究的构成空间。

这类长命命、低bevictor伟德官网成本的钠离子电池正极设计计谋揭示了其于将来年夜范围储能体系中的广泛运用远景。

”只管钠资源储量是锂的千倍，但与锂电池比拟其财产链还没有成熟，研发时间较短。今朝钠离子电池年夜范围贸易化的焦点挑战于在成本高、能量密度低以和轮回寿命短。”韩美胜暗示，当前钠离子电池硬碳负极容量低、首效低、轮回寿命相对于较短以和电解液成本高档制约了钠电池的财产运用，鞭策钠离子电池的成长需要多线并进。今朝研究团队正于踊跃摸索适配这款长命命正极的负极质料及电解液系统，以完美长命命钠离子电池研发系统。将来，跟着技能迭代与政策撑持，钠离子电池有望成为年夜范围储能的主力军，助力我国实现“双碳”方针与能源安全战略。

相干论文信息：https://doi.org/10.1039/D4EE05110F

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