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众所周知,钠离子电池和锂离子电池觉有十分相似的结构特点,但是由于钠离子电池采用的为钠材料,因此其材料成本就要远低于锂离子电池,并且由于钠元素在地壳中的储量十分丰富(在全部元素的储量中为第6),也容易分离,因此相比于资源相对稀缺的锂元素,钠元素在储能方面的应用具有更大的优势。
与循规蹈矩的锂离子电池不同,钠离子电池的电极材料可谓花样百出!
钠离子电池虽然与锂离子电池十分相似,但是锂离子电池上的技术积累却不能直接用于钠离子电池,以负极为例,传统的锂离子电池负极材料石墨,由于层间距比较小,并且钠离子在嵌入后会诱发石墨膨胀,因此无法直接用于钠离子电池,而其他炭材料由于在钠离子电池中容量有限,而无法应用。
而一些高容量的合金材料例如Sb、Sn等,和锂离子电池存在同样的问题——由于存在着巨大的体积膨胀而无法应用。
为了克服这些问题,众多的新型材料被开发出来,例如SnS2–RGO,FeSe2,钛基材料和磷碳复合材料等,在众多的新材料中金属硫化物由于其较高的容量而备受关注。
近日,北京大学的Xusheng Wang等人利用简单高温固相法合成了一种新型金属硫化物负极材料SnSSe,该材料表现出了优秀的循环性能和倍率性能。
该材料具有一下几点优势:
1)由于该材料是一种典型的层状结构,因此在层与层之间有着足够的空间,从而能吸收在钠离子嵌入的时候造成的体积膨胀,从而保证材料良好的循环性能。
2)由于Se元素的加入使得材料的导电性得到了提高,从而减少了材料中不反应的惰性部分,并提高Na+的扩散速度,从而提高电池的倍率性能。
3)在001晶面方向的选择性生长有助于Na+的嵌入。
4)在能够保证容量的前提下,适当的提高截至电压有助于缓和材料的体积膨胀和提高材料的库伦效率。
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