鋰離子電池雖已用于人們生活的方方面面，但科學(xué)家一直認為，在大規(guī)模能量存儲方面，鈉離子電池比鋰離子電池更安全，成本更低，但因壽命短，短期內(nèi)無法應(yīng)用。日前，中美科學(xué)家聯(lián)合開發(fā)出一種新型結(jié)構(gòu)的硫化銻基負極材料，使硫化銻基鈉離子電池由以前的不超過500個循環(huán)提升到900個循環(huán)，壽命幾乎可媲美鋰電池，且比容量是鋰離子電池負極材料(石墨)容量的1.5倍。相關(guān)成果發(fā)表在納米領(lǐng)域頂尖雜志《ACS納米》上。
論文第一作者，華南理工大學(xué)環(huán)境和能源學(xué)院副教授熊訓(xùn)輝接受科技日報記者采訪時表示，鈉離子電池工作原理與鋰離子電池類似，都是利用離子在正負極之間嵌脫過程實現(xiàn)充放電。但前者因鈉資源豐富而成本更低，且因其電壓平臺高，安全性更高。不過，由于現(xiàn)有鈉離子電極材料性能不理想，從上世紀(jì)80年代至今，尋找合適的電極材料一直是鈉離子電池發(fā)展的關(guān)鍵。
熊訓(xùn)輝和美國佐治亞理工學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院教授劉美林等開發(fā)出一種簡單的方法，即商業(yè)硫化銻與氧化石墨烯于硫化鈉溶液后混合，再通過控制結(jié)晶和燒結(jié)制備改性石墨烯與納米硫化銻的復(fù)合材料。該材料和鈉片組裝成半電池時，在快速充放電(充放電40分鐘左右完成)900個循環(huán)后容量保持率仍高達83%。
研究人員通過理論計算證明，改性后的石墨烯對硫化銻以及其放電產(chǎn)物具有更好的固定作用，能更有效穩(wěn)定材料的結(jié)構(gòu)以及防止活性物質(zhì)從石墨烯上脫落。與已有報道相比，該復(fù)合材料具有鈉離子電池銻基負極材料最好的循環(huán)性能，使鈉離子電池實現(xiàn)應(yīng)用邁近了一大步。
科技日報姜靖
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