中國儲能網(wǎng)訊:誘導(dǎo)排列納米材料,可優(yōu)化平衡靜電力,取得盡可能高的電極容量。
這種靜電吸引力,因為電化學(xué)改變了五氧化二釩層,可提供了強(qiáng)大動力,用于鈉離子(Na +)。來源:阿貢國家實(shí)驗室
高效3V陰極用于可充電鈉離子電池(sodium-ion batteries),現(xiàn)已開發(fā)出來,開發(fā)者是一些用戶,來自阿貢國家實(shí)驗室(Argonne National Laboratory)材料科學(xué)、化學(xué)科學(xué)與工程及X射線科學(xué)分部,也有的來自芝加哥大學(xué)(University of Chicago),合作者有納米材料中心納米生物界面組(Center for Nanoscale Materials NanoBio Interfaces Group)。因為接近理論容量,達(dá)250毫安時/克,優(yōu)良的大電流放電能力(rate capability)和循環(huán)壽命,高能量和功率密度分別為760瓦時/公斤和1200瓦/公斤,這就使這些雙層五氧化二釩(V2O5)系統(tǒng)可用于室溫。
這種充電電池系統(tǒng)傳輸?shù)碾x子不是鋰,這就提供了一種替代方法,可取代鋰離子電池,會大大擴(kuò)展現(xiàn)有的儲能市場,現(xiàn)有市場主要依賴鋰離子技術(shù)。鈉基電池特別具有吸引力:鈉是一種廉價,無毒,豐富的元素,均勻分布在世界各地,因此,可理想地用作傳導(dǎo)離子,用于充電電池。
鈉離子吸收會誘導(dǎo)組織化的整體釩結(jié)構(gòu),同時呈現(xiàn)層間長程有序。鈉脫出夾層后,這種長程有序也消失,而層內(nèi)結(jié)構(gòu)仍保存著。來源:阿貢國家實(shí)驗室
這個研究小組的方法是,要取得鈉離子夾層,就要使用納米材料,這種材料具有二維層狀結(jié)構(gòu),可調(diào)層間距能適應(yīng)很大的體積變化。對位和原位(Ex situ and in situ)同步特性研究表明,鈉離子吸收會誘導(dǎo)組織化的整體釩(vanadia)結(jié)構(gòu),同時呈現(xiàn)層間長程有序(long-range order)。鈉脫出夾層后,這種長程有序也消失,而層內(nèi)結(jié)構(gòu)仍保存著。因此,誘導(dǎo)排列納米材料,在操作中(operando)會取得盡可能高的電極容量,這是因為可優(yōu)化平衡靜電力。改進(jìn)彈性和卓越的長期穩(wěn)定性,這樣,這種開放式框架結(jié)構(gòu)就制成雙層五氧化二釩,成為一種合適的正極材料,可用于高能量密度的鈉充電電池。
更多信息:《納米雙層釩氧化物電極用于鈉離子充電電池》(Nanostructured Bilayered Vanadium Oxide Electrodes for Rechargeable Sodium-Ion Batteries),2012年1月24日發(fā)表在美國化學(xué)學(xué)會(ACS)《納米》(Nano)雜志上。