我國(guó)大學(xué)院校制備出室溫鈉離子電池負(fù)極材料

近日,南開(kāi)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授周震帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在室溫鈉離子電池負(fù)極材料的研究中取得突破性進(jìn)展,制備出氮硫（充氮?dú)夂嫦?/strong>）共摻的新型碳材料并計(jì)算出其作用機(jī)制。 
在諸多引起關(guān)注的鈉離子電池負(fù)極材料中,碳基材料具有的應(yīng)用前景。商業(yè)化的鋰離子電池負(fù)極材料石墨因?qū)娱g距較小,而且與鈉離子相互作用較弱,阻礙了鈉離子的嵌入和存儲(chǔ),因而表現(xiàn)出較低的電化學(xué)容量,限制了其在鈉離子電池中的應(yīng)用。為解決這一問(wèn)題,周震課題組利用一種簡(jiǎn)單、可控的方法實(shí)現(xiàn)了硫原子對(duì)溶膠凝膠法制備的富氮碳片中特定氮原子取代,得到氮硫共摻的新型碳材料。這一材料中,硫在增大碳層間距離和比表面積的同時(shí),也增加了儲(chǔ)鈉位點(diǎn),共同實(shí)現(xiàn)了提高碳材料儲(chǔ)鈉容量的目的,從而提高電池容量。
課題組還通過(guò)計(jì)算揭示了氮硫共摻雜對(duì)促進(jìn)鈉離子在碳材料層間的嵌入和遷移的作用機(jī)制。該材料當(dāng)用于鈉離子電池測(cè)試時(shí)表現(xiàn)出高容量和高容量保持率,綜合性能高于氮或硫單一摻雜的碳材料以及研究較多的硬碳材料。該材料可以實(shí)現(xiàn)硫的可控添加,并且可形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu),有效避免了在充放電過(guò)程中向鈉硫電池轉(zhuǎn)化而導(dǎo)致循環(huán)穩(wěn)定性降低的弊端。該成果為鈉離子電池的實(shí)用化提供了一種可行的負(fù)極材料解決方案。