室温钠离子储能电池正极材料研究取得新进展

最近，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室（筹）清洁能源重点实验室胡勇胜研究员与合作者们开发出一种新型磷酸钒钠Na3V2(PO4)3/C 复合正极材料。作为钠离子电池正极时，充放电平台在3.4 V 左右，其储钠平均电压高于目前报道的大部分钠离子电池正极材料。Na3V2(PO4)3/C 复合材料的可逆容量达100 mA·h/g 以上，接近其理论容量（117 mA·h/g），通过优化电解液组成，首周库仑效率高达98%，首周后库仑效率达99.5%以上。原位XRD 研究表明，该材料储钠机制为一典型的两相[Na3V2(PO4)3和NaV2(PO4)3]反应，其充放电过程中体积形变较小，约为8.3%。具有NASICON 结构的 Na3V2(PO4)3（其中2个Na 占据晶格中18e 位置，1个Na 占据6b 位置）材料结构稳定，Na＋在脱嵌过程中，主体结构保持不变，循环稳定，适合作为长寿命室温钠离子储能电池的正极材料，可以和硬碳等负极材料构建室温钠离子储能电池（如图4所示），其理论能量密度达到180 W·h/kg（基于正负极质量计算）。

该工作发表于Advanced Energy Materials2013年第2期封面文章以及Electrochemistry Communications上，已申请中国发明专利。相关工作得到了Advances In Engineering 网站的报道。

上述工作得到了科技部储能材料“863”创新团队、中国科学院知识创新工程能源项目群方向性项目、中国科学院百人计划和国家自然科学基金委的大力支持。