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钠离子电池的研究与发展;研究背景
关键材料与技术
几类典型体系
现状与展望;一. 研究背景;在各种电化学储电方式中,二次电池使用与维护最为方便。
目前成熟的二次电池体系,几乎都不适合大规模储能应用。;锂的资源问题; 据日本2010年报告,若50%汽车替换为电动车,需要金属锂7.9 M吨(折合为40 M吨碳酸锂,接近全球资源储量58M吨)。;替代电池体系?;二. 钠离子电池的技术难点之一;发展钠离子电池技术的难点在于材料,更难的是不知道如何去找材料。
1.缺乏理论指导;
2.缺乏具有示范意义的??料体系。
简单地说,没思路、没方法、没样板;储钠炭负极材料 ; 至今并不清楚,规整石墨为何不能储钠?何种结构的热解炭适合储钠?;钠离子正极材料;P3-Na0.44MO2 型;P2-层状NaMO2;层状 Na[Ni1/3Fe 1/3Mn1/3]O2 ;较稳定的正极体系:NaxFePO3F;新进展——大孔Na0.44MnO2纳米线;单晶Na0.44MnO2纳米线;我们的研究思路;储钠合金负极;储钠转换负极反应;Qian J F, et al., Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 4633 –4636;储钠合金负极存在的问题;钠离子嵌入正极的研究思路;简单的配合物- Na4Fe(CN)6;1C循环500周 ,容量保持率88%; NaxMy[Fe(CN)6] (M: Co, Ni, Fe, Mn), 其中Fe+2?C≡N?M 排列的铁氰骨架, Na+占据立方体中心,形成连通的隧道。
改变M可得到不同种类的普鲁士蓝化合物,为电化学应用提供丰富的选择。
普鲁士蓝是电化学中已知的可逆氧化还原电对。两对可逆峰分别代表Fe 、 M 的氧化还原,伴随Na的嵌入脱出。
;Na2CoFe(CN)6; C/Na4Fe(CN)6 – 钠离子电池;聚合物正极;Na+-嵌入型聚合物正极;Fe(CN)6-3/-4 –PPy 的电化学储钠性质;几类典型体系 -全有机钠离子电池;基于PPP的全有机锂离子电池;水溶液钠离子电池;NaTi2(PO4)3 - Na2NiFe(CN)6 型水系钠离子电池性能;近年的工作证实了钠离子电池的可行性, 报道了多种类型的正负极材料和结构体系,为后续技术发展开拓了方向。
廉价、高性能材料是实现钠离子电池商品化的关键。即要借鉴锂离子材料的经验,又要了解两者之间巨大差异,对于天量的钠盐化合物进行“深耕细作”,应当很快产生重大突破。;欢迎讨论、指正!
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