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中科院物理所等室温钠离子电池隧道型氧化物电极材料研究进展

2015-12-04 15:50来源:中科院物理研究所关键词:钠离子电池正极材料储能收藏点赞

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在认识了隧道结构中各个过渡金属的占位和价态以及电荷补偿机制的基础上,博士生徐淑银和研究员胡勇胜等提出了一种正极材料设计方法(如图3所示),将具有高电位的Fe4+/Fe3+氧化还原电对引入到Ti取代的样品的放电态Na0.61[Mn0.61Ti0.39]O2中,设计出了空气中稳定、具有高钠含量、基于Fe的隧道型氧化物正极材料Na0.61[Mn0.27Fe0.34Ti0.39]O2。谷林通过高分辨球差校正电镜确定了该材料中的各原子占位及其充放电过程中结构的变化。该正极材料在2.5-4.2 V电压范围内,其首周可逆容量可达90 mAh/g,同时表现出了较高的放电电压(3.56 V);M04组副研究员杨海涛及研究员成昭华采用穆斯堡尔谱证实了充放电过程中Fe4+/Fe3+氧化还原电对参与电化学反应,这是首次在隧道型氧化物中实现Fe4+/Fe3+氧化还原电对的可逆转变。使用该正极和硬碳负极组装的非水钠离子全电池的能量密度可达224 Wh/kg(根据正负极质量之和计算得到),显示了较好的倍率及循环性能(图4)。更为重要的是,该材料中所使用的元素Na、Fe、Mn、Ti均在地壳中含量丰富、环境友好,适合发展大规模储能钠离子电池

图3Na0.61[Mn0.27Fe0.34Ti0.39]O2的设计思路

及设计前后充放电曲线的对比

图4Na0.61[Mn0.27Fe0.34Ti0.39]O2||HCS非水钠离子全电池的倍率和循环性能

原标题:中科院物理所等室温钠离子电池隧道型氧化物电极材料研究获进展
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