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鈉離子電池正極材料介紹
來源: | 作者:tuorde | 發布時間: 2018-08-18 | 610 次瀏覽 | 分享到:
基于材料成本的考量,鐵錳基材料由于其地殼儲量巨大,廉價易得,因此具有極其重要的研究價值和工業應用前景。聚陰離子型材料與其他類型材料相比,具有循環穩定性好,熱穩定性佳等優點,但因其較低的電子電導率,故對其進一步的碳修飾及碳骨架設計是提升其電化學性能的重要一環。


因此,高能量密度鐵基聚陰離子型正極材料近年來受到研究者的廣泛關注。Na2Fe2(SO4)3作為一種優異的低成本鐵基正極材料,具有在聚陰離子型材料中罕見的高達3.8V的可逆平臺以及121mAh/g的理論比容量,為高能量密度打下了堅實基礎。最近,澳大利亞臥龍崗大學超導及電子材料研究所的侴術雷教授課題組與溫州大學化學與材料工程學院王舜教授課題組合作,通過一種新穎的一步凍干煅燒合成方法,將該材料與氧化石墨烯緊密復合,在鈉離子電池中表現了優異的電化學性能。同時,該材料具有鐵磷比可控的優勢,為該類材料其他非計量比結構提出了一種簡易可行的方法。最后,作者也通過原位同步輻射XRD分析以及理論計算發現,該材料首圈循環的晶格會發生輕微程度的畸變,且先前認為不能脫出的鈉原子也存在深度脫嵌的可能。


材料的合成方法及精修結果如圖1所示。通過快速冷凍,前驅體的元素分布均勻,且預先分散好的氧化石墨烯可以提供同步的碳骨架網絡。結果表明,煅燒后所得材料具有C2/c空間群,且無FeO,Fe2O3或Fe3O4等雜相檢測出。高達3.8V的可逆充放電電壓主要由共邊的[Fe2O10]二聚體結構提供,且電負性高的硫元素將鐵元素限制在高自旋狀態,同時c軸方向的鈉離子通道方便鈉原子快速的擴散。
  
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