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钠离子电池具有钠资源丰富和成本低廉等优点,吸引了国内外研究学者的广泛关注,被认为是今后在规模储能领域可替代锂离子电池的最佳候选。与锂离子电池相比,钠离子电池具有相似的反应机理,但由于钠离子半径较大(Na+0.98 Å VS Li+ 0.69 Å)致使其在主体材料中的扩散困难。发展钠离子电池的关键就是要找到具有优良的循环性能及倍率性能的电极材料。到目前为止,已经对许多材料进行研究,如简单的氧化物、合金、硫化物、磷化物和硒化物。而金属硒化物,相比于氧化物它们具有更高的初始库仑效率,相比于硫化物和合金材料具有更稳定的循环稳定性能。金属硒化物是合适的候选材料,受到了广泛的关注。尽管与其他几种材料相比,金属硒化物具有一定优势,但作为钠离子电池电极材料,金属硒化物的电导率和钠离子扩散动力学需要进一步提高。因此要合理设计材料的微结构提高电子电导率同时缓冲在嵌钠/脱钠过程中引起的体积膨胀。
近年来,中空/多孔结构由于具有动力学良好的开放结构和大比表面积,在锂离子和钠离子电池领域受到广泛关注,但要想制备具有清晰界限的多孔结构材料仍然充满挑战。制备中空多孔结构的一般方法是使用软、硬或牺牲模板法,这种制备方法是复杂和耗时的。最近的研究表明,金属有机骨架(MOF)是有效的自模板合成法用于合成中空/多孔结构的功能材料。特别是有机骨架可以限制原位生成,生成的金属颗粒小,易转化为合成金属氧化物、硫化物、磷化物和硒化物的前驱物。此外,由于MOFs有机配体在惰性气氛中退火过程中的碳化和石墨化,使得这些由MOF衍生的功能材料具有多孔/空心微结构。最重要的是,由有机框架原位碳化或石墨化得到的碳基质完全封装了这些电活性的纳米粒子,提高了电极材料的电子导电性,确保钠粒子/电子的快速扩散,在充电/放电过程中保护电极材料不被破坏。考虑到这些优点,MOF衍生的材料具有优良的电化学性能,可以用作钠离子电池电极材料。
华南理工大学朱敏教授团队的刘军教授、胡仁宗教授(共同通讯)报道了一种以MOF为自模板和反应物,合成原位碳包覆金属硒化物作为钠离子电池负极材料。这些MOF衍生的金属硒基负极材料表现出长循环性能和优异的倍率性能。为当前MOF衍生的形态遗传策略提供了一种合理而简单的合成原位碳包覆电极材料方法。
图1 Cu2Se@C多孔八面体,NiSe@C空心球,Fe7Se8@C纳米棒的合成示意图。
图2 不同倍率下MOF前驱体及其对应的金属硒化物与碳复合材料的扫描电镜图。(a,b)低倍率和高倍率下Cu-MOF八面体的扫描电镜图;(c,d)低倍率和高倍率下Cu2Se@C多孔八面体的扫描电镜图;(e,f)低倍率和高倍率下Fe-MOF纳米棒的扫描电镜图;(g,h)低倍率和高倍率下Fe7Se8@C纳米棒的扫描电镜图;(i,j)低倍率和高倍率下Ni-MOF球的扫描电镜图;(k,l)低倍率和高倍率下NiSe@C空心球的扫描电镜图。
这些具有特殊的微米和纳米结构的硒化物具有稳定的循环性能和卓越的倍率性能。制备的Fe7Se8@C纳米棒在3 A g−1高电流密度下循环500次后仍具有218 mA h g−1比容量。多孔NiSe@C球在3 A g−1高电流密度下循环2000次后仍具有160 mA h g−1比容量。目前简单的MOF衍生方法在储能、催化和传感器材料的开发具有广阔前景。
图3 Fe7Se8@C纳米棒的电化学性能测试
参考文献:
Xijun Xu, Jun Liu, Jiangwen Liu, liuzhang Ouyang, Renzong Hu, Hui Wang, Lichun Yang, Min Zhu. A General Metal-Organic Framework (MOF)‐Derived Selenidation Strategy for In Situ Carbon‐Encapsulated Metal Selenides as High-Rate Anodes for Na-ionBatteries. Adv. Funct.Mater. 2018, 1707573.
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2024年10月,国际航空运输协会(IATA)发布了第66版DGR(危险品规则),从2025年1月1日起,第66版IATA危险品条例(DGR)和第12版锂电池运输条例(LBSR)正式生效。2026年1月1日起,航空运输时,与由锂离子电池供电的设备和车辆包装在一起的锂离子电池将需要在电池处于较低的充电状态下进行航空运输。这些变
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10月24日,宁德时代发布骁遥超级增混电池,该电池将钠离子电池(简称“钠电池”)与锂电池集成于同一电池包内,并将钠电池布置在低温区,助力电池低温续航提升5%。这款产品不仅为增程/混动车型提供了新的动力电池解决方案,还极大地提振了钠离子电池行业发展信心,钠离子电池市场有望“阴转晴”。增混
钠离子电池具有“低温性能好、高倍率、高安全”等优势,可广泛应用在电动二轮车、微型车、储能等市场。随着钠离子电池的商业化量产应用,GGII预计2024年我国钠离子电池出货量超1.5GWh,2025年出货量超4.5GWh,2030年出货量有望超30GWh。按1GWh钠离子电池消耗1500吨负极材料计算,到2030年,我国钠离子
10月31日,浙江丽水遂昌县发布《遂昌县关于培育发展未来产业的实施意见》(遂政办发〔2024〕11号),其中提到,重点发展五个具有基础优势的未来产业,分别是高端金属材料,精细化工,新型储能,先进装备及零部件,元宇宙。抢抓新型储能万亿级风口,以现有龙头企业为引领,加快提升电化学储能技术性能,
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在政策、技术和需求的多重驱动下,今年固态电池市场的热度和产业化进程进一步提升。硫化物固态电解质迎来产业化拐点、叠加以eVTOL为代表的细分领域爆发差异化应用需求,固态电池整体加速从研发迈向产业成果转化,工程化验证又推动了创新工艺、设备的研发与落地。与此同时,车企、电池企业、材料企业、
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硅基负极材料正在加速商业化应用。10月中旬,辉能科技在2024年巴黎车展上展出“100%硅负极”电池系统。根据德国莱茵实验室的数据,该电池系统在5分钟内可将电量从5%充至60%,8.5分钟充至80%。该电池能量密度达到321Wh/kg,预计年底最高可提升至355Wh/kg。硅基被业内认为是下一代理想的负极材料。据了解
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近日,江阴高新区年产20万吨低能耗高性能锂电池负极材料项目(二期)完成了开工验线手续,项目正式开工建设。该项目总投资12.6亿元,由江苏华盛锂电与苏州华赢新能源共同投资建设,今年2月该项目一期工程已经开工建设。据了解,该项目主要生产低能耗高性能锂电池负极材料,包括人造石墨负极、硅氧负极、
北极星电池网获悉,9月27日,新能源新材料行业发展交流大会在江苏省常州市武进国家高新区举行。会上,总投资3亿美元的屹创新能源新型镍氢气电池负极材料项目正式落户武高新。此次签约的项目由屹创新能源在园区增加投资,将建设新型镍氢气电池核心负极材料研发、制造基地,达产后将形成15GWh镍氢气电池
北极星储能网获悉,9月24日,华盛锂电发布公告称,公司拟通过自有资金3999.9999万元向江苏浦士达环保科技股份有限公司投资入股,按照6.50元/股的价格认购浦士达定向发行的股份。本次投资后,华盛锂电将直接持有浦士达615.38万股,持股比例为14.68%。华盛锂电称,本次投资旨在抓住新能源汽车对高容量负
作为突破电池能量密度桎梏的助力利器,硅基负极材料产业化进程不断加快。截至目前,包括特斯拉、比亚迪、蔚来、上汽智己、广汽埃安、奔驰、极氪等众多车企都已经开始或即将搭载硅基负极动力电池。宁德时代、亿纬锂能、国轩高科等头部电池厂商也都已布局硅基负极动力电池产品。“硅基负极是未来最有可能
北极星电池网获悉,9月11日,璞泰来在投资交流会上,回应了关于硅基负极材料单吨售价、固态电池市场前景等热点话题。璞泰来表示,当前全固态电池尚处于研发阶段,相关产业链配套尚需进一步开发与完善,公司认为全固态电池距离大规模的商业化应用,可能尚需时日。璞泰来是国内最大的独立涂覆隔膜加工商
研究机构EVTank分析认为,2024年将是之前两年全国新建石墨化和负极材料产能集中释放的一年,整个行业将面临着较大的产能过剩的压力,负极材料的价格仍将面临着较大的下行压力。另一方面,随着大量一体化产能的建成,第三方独立石墨化加工产能将面临着较大的开工压力。2024年上半年,在终端需求增速放缓
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