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新聞網(wǎng)訊 因受鋰、鈷等資源的限制，鋰離子電池在大型儲(chǔ)能領(lǐng)域應(yīng)用面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。鈉資源豐富，可以說(shuō)取之不盡用之不竭，因而鈉離子電池近幾年獲得快速發(fā)展。近日，能源與環(huán)境材料研究院張建生博士后（合作導(dǎo)師趙修松教授）在鈉離子正極材料研究方向取得突破性進(jìn)展，發(fā)明了一種通過(guò)控制反應(yīng)物化學(xué)計(jì)量比的簡(jiǎn)單方法制備具有鈉離子超導(dǎo)體（NASICON）結(jié)構(gòu)的聚陰離子類鈉離子電池正極材料Na₃TiMn(PO₄)₃，相關(guān)工作在美國(guó)化學(xué)會(huì)期刊ACS Energy Letters（影響因子19.003）上發(fā)表(doi/10.1021/acsenergylett.1c00426)。

Na₃TiMn(PO₄)₃因錳離子的高電壓氧化還原電對(duì)具有極大實(shí)用前景。然而，該材料在充放電過(guò)程中存在嚴(yán)重的電壓滯后現(xiàn)象，降低了材料的儲(chǔ)鈉性能和電池能量密度。在本工作中，作者提出了在Na₃TiMn(PO₄)₃中鈉離子/錳離子之間的混排是導(dǎo)致電壓滯后現(xiàn)象的根本原因，通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明了這一想法。發(fā)現(xiàn)通過(guò)在反應(yīng)物中加入過(guò)量鈉能有效抑制離子混排，從而極大改善了該材料的儲(chǔ)鈉性能。與使用化學(xué)計(jì)量比合成的樣品相比，電池的能量效率由85%提升至95%。此外，使用這種非化學(xué)計(jì)量比合成的材料還展現(xiàn)出穩(wěn)定的充放電循環(huán)性能，經(jīng)2000次循環(huán)，儲(chǔ)鈉容量衰減低于9%，這是目前已報(bào)道的錳基聚陰離子類鈉離子電池正極材料的最優(yōu)值。本工作為鈉離子電池的商業(yè)化提供了一種簡(jiǎn)單、低成本的正極材料制備方法；同時(shí)，該方法也為改善其它聚陰離子類二次電池正極材料提供了一種嶄新路線。