前沿科技之納米電極用于鈉離子充電電池

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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(lái)，開發(fā)者是一些用戶，來(lái)自阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)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(lái)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?yàn)榻咏碚撊萘浚_(dá)250毫安時(shí)/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(shí)/公斤和1200瓦/公斤，這就使這些雙層五氧化二釩（V 2O 5）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(huì)大大擴(kuò)展現(xiàn)有的儲(chǔ)能市場(chǎng)，現(xiàn)有市場(chǎng)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(jià)，無(wú)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。
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鈉離子吸收會(huì)誘導(dǎo)組織化的整體釩結(jié)構(gòu)，同時(shí)呈現(xiàn)層間長(zhǎng)程有序。鈉脫出夾層后，這種長(zhǎng)程有序也消失，而層內(nèi)結(jié)構(gòu)仍保存著。來(lái)源：阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室

這個(gè)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(duì)位和原位（Ex situ and in situ）同步特性研究表明，鈉離子吸收會(huì)誘導(dǎo)組織化的整體釩（vanadia）結(jié)構(gòu)，同時(shí)呈現(xiàn)層間長(zhǎng)程有序（long-range order）。鈉脫出夾層后，這種長(zhǎng)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(huì)取得盡可能高的電極容量，這是因?yàn)榭蓛?yōu)化平衡靜電力。改進(jìn)彈性和卓越的長(zhǎng)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。
1 S+ C, }' @  ~, m! S 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），發(fā)表在美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)（ACS）《納米》（Nano）雜志上。
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