浅谈钠离子电池电极材料研究进展.doc

浅谈钠离子电池电极材料研究进展.doc:..浅谈钠离子电池电极材料研究进展摘要.•钠和锂具有相似的物化性质,且钠资源丰富,成本低廉,是非常有发展潜力的电池体系,近年来得到了国内外研究人员的广泛关注。简要综述了近年来钠离子电池的研究成果,就层状NaxMO2(M=Co,Ni,Fe,Mn,V等淋料、聚阴离子型材料等正极材料及碳基负极材料、金属或合金材料、金属氧化物、有机材料和非金属单质等负极材料进行了介绍,并对其存在的问题以及未来发展方向作了探讨。关键词:钠离子电池,正极,负极1、引言随着电子设备、电动工具、小功率电动汽车等迅猛发展,研究高能效、资源丰富及环境友好的储能材料是人类社会实现可持续性发展的必要条件。为满足规模庞大的市场需求,仅依靠能量密度、充放电倍率等性能衡量电池材料是远远不够的。电池的制造成本与能耗是否对环境造成污染以及资源的冋收利用率也将成为评价电池材料的重要指标。[1]近年来,先进的储能系统都普遍采用锂离子电池技术,锂离子电池是发展前景最为明朗的高能电池体系,但是随着数码、交通等产业对锂离子电池依赖加剧,有限的锂资源必将面临短缺问题,锂元素昂贵且地壳中含量少,随着其逐渐应用于电动汽车,锂的需求量将大大增加,而锂的储量有限,II分布不均匀,这对于发展大规模储能的长寿命储能电池来说,可能会成为一个重要问题,也引起了人们的普遍担忧。尤其是作为纯电动车的驱动电源和太阳能发电、风力发电的存储设备,高性能蓄电池的开发迫在眉睫。鉴于此,人们迫切需要开发新型的长寿命储能器件。[2]钠离子电池的研究开发在一定程度上可缓和因锂资源短缺引发的电池发展受限问题。若在此基础上研制出性能优良、安全稳定的材料,钠离子电池将拥有比锂电池更大的市场竞争优势。依据目前的研究进展,钠离子电池与锂离子电池相比有3个突出优势:①原料资源丰富易得,成本低廉,分布广泛;②〜,即能利用分解电势更低的电解质溶剂及电解质盐,电解质的选择范围更宽;③钠电池冇相对稳定的电化学性能,使用更加安全。与此同时,钠离子电池也存在着缺陷,如钠元素的相对原子质量比锂高很多,导致理论比容量小,不足鯉的1/2;钠离子半径比锂离子半径大70%,使得钠离子在电池材料中嵌入与脱出更难。因此,他们能负担起可持续绿色能源开发的重任。当然,钠电池的发展并没冇宣布锂电池的退出,因为锂电池质量轻,所以对于交通运输来说还是理想的选择。钠离子略重,更适用于能量的存储供应,比如应用在工业领域。本文综述了近几年来国内外在幵发研究钠离子电池电极材料方面的研宄情况和取得的一些成果。2、(M=Co,Ni,Fe,Mn,V等)正极材料层状过渡金属氧化物,因其具有可逆的离子脱嵌能力,被广泛用于二次电池电极材料。在研究钠离子电池正极材料吋,钠基的层状过渡金属氧化物作为首选材料得到了研宄。(P2)和NaVO2(O3)的电化学性能作了比较。(P2)和NaVO2(O3)〜(+/Na)的电压范围内发生可逆的钠脱iii程,这与前人的研究结果一致。此电压范围内,(P2)和NaVO2(O3)的首次放电容量分别为120mAhf1和