最近,中國科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家實驗室(籌)清潔能源重點實驗室胡勇勝研究員與合作者們開發(fā)出一種新型磷酸釩鈉Na3V2(PO4)3/C 復(fù)合正極材料。作為鈉離子電池正極時,充放電平臺在3.4 V 左右,其儲鈉平均電壓高于目前報道的大部分鈉離子電池正極材料。Na3V2(PO4)3/C 復(fù)合材料的可逆容量達100 mA·h/g 以上,接近其理論容量(117 mA·h/g),通過優(yōu)化電解液組成,首周庫侖效率高達98%,首周后庫侖效率達99.5%以上。原位XRD 研究表明,該材料儲鈉機制為一典型的兩相[Na3V2(PO4)3和NaV2(PO4)3]反應(yīng),其充放電過程中體積形變較小,約為8.3%。具有NASICON 結(jié)構(gòu)的 Na3V2(PO4)3(其中2個Na 占據(jù)晶格中18e 位置,1個Na 占據(jù)6b 位置)材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,Na+在脫嵌過程中,主體結(jié)構(gòu)保持不變,循環(huán)穩(wěn)定,適合作為長壽命室溫鈉離子儲能電池的正極材料,可以和硬碳等負極材料構(gòu)建室溫鈉離子儲能電池(如圖4所示),其理論能量密度達到180 W·h/kg(基于正負極質(zhì)量計算)。
該工作發(fā)表于Advanced Energy Materials2013年第2期封面文章以及Electrochemistry Communications上,已申請中國發(fā)明專利。相關(guān)工作得到了Advances In Engineering 網(wǎng)站的報道。
上述工作得到了科技部儲能材料“863”創(chuàng)新團隊、中國科學(xué)院知識創(chuàng)新工程能源項目群方向性項目、中國科學(xué)院百人計劃和國家自然科學(xué)基金委的大力支持。