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上海交大钠离子电池设计策略及研究进展

2017-05-04


   近日,上海交通大学化学化工学院马紫峰教授与其博士生车海英、陈苏莉、颉莹莹等在Energy & Environmental Science(影响因子:25.427)发表了题为“Electrolyte design strategies and research progress for room-temperature sodium-ion batteries”的综述文章。本文针对钠离子电池产业化过程遇到的电解质技术瓶颈问题,深入分析了国内外钠离子电池电解质研发现状,全面回顾了钠离子电池的液体、固体或凝胶型等三类电解质研究最新进展,探讨了满足各种电极材料体系及安全性和长循环寿命等功能需求的电解质设计策略,并基于不同电解质组成和形态,在国际上首次勾画出钠离子电池技术路线图,阐述了不同电解质类型及其电化学窗口和能量密度 的变化规律,为钠离子电池研究提供一条清晰的发展思路。



   钠离子电池与锂离子电池有类似的工作机理,都是通过钠或者锂离子的脱嵌机制实现其充放电过程。由于地球上钠资源丰富,可通过海水结晶获得廉价的钠盐,钠离子电池有望成为未来大规模储能应用的电化学储能器件,成为电化学能源工程研究的热点。马紫峰小组研究是国际上钠离子电池工程化研发的领军团队,在开展普鲁士蓝类,层状结构过渡金属氧化物两类正极材料研究基础上,依托上海电化学能源器件工程技术研究中心,与中聚电池研究院合作,率先完成了NaNi1/3Fe1/3Mn1/3O三元正极材料规模化合成放大试验,并批量制作了软包型钠离子电池,完成了千瓦级钠离子电池储能系统样机(Journal of The Electrochemical Society, 2016,163 (3) A565-A570)。与美国能源部阿贡国家实验室合作,利用先进光源(APS)的原位XRD及TXM等手段,系统揭示了NaNi1/3Fe1/3Mn1/3O三元正极材料的嵌脱钠过程的结构相变规律(Advanced Energy Materials, 2016,6(4):1601306),为钠离子电池设计与管理提供理论依据。



 


   最近,该研究团队设计的多功能钠离子电池电解质及其添加剂,有效抑制钠离子电池的胀气问题,使高倍率充放电条件下循环稳定性显著提高。


撰稿:王红
   论文链接:http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2017/ee/c7ee00524e#!divAbstract




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