上海交大Energy & Environmental Science綜述丨鈉離子電池設計策略及研究進展

【成果簡介】

近日，上海交通大學化學化工學院馬紫峰教授與其博士生車海英、陳蘇莉、頡瑩瑩等在Energy & Environmental Science（影響因子：25.427）發表了題為“Electrolyte design strategies and research progress for room-temperature sodium-ion batteries”的綜述文章。文中針對鈉離子電池產業化過程遇到的電解質技術瓶頸問題，深入分析了國內外鈉離子電池電解質研發現狀，全面回顧了鈉離子電池的液體、固體或凝膠型等三類電解質研究最新進展，探討了滿足各種電極材料體系及安全性和長循環壽命等功能需求的電解質設計策略，并基于不同電解質組成和形態，在國際上首次勾畫出鈉離子電池技術路線圖，闡述了不同電解質類型及其電化學窗口和能量密度的變化規律，為鈉離子電池研究提供一條清晰的發展思路。

【圖文導讀】

圖1 HSE雜交制備過程—NASICON粉末，PVdF-HFP和1M NaCF ₃ SO ₃ / TEGDME

圖2 基于不同電解液系統的各種SIB的能量密度

【研究內容】

鈉離子電池與鋰離子電池有類似的工作機理，都是通過鈉或者鋰離子的脫嵌機制實現其充放電過程。由于地球上鈉資源豐富，可通過海水結晶獲得廉價的鈉鹽，鈉離子電池有望成為未來大規模儲能應用的電化學儲能器件，成為電化學能源工程研究的熱點。馬紫峰小組研究是國際上鈉離子電池工程化研發的領軍團隊，在開展普魯士藍類，層狀結構過渡金屬氧化物兩類正極材料研究基礎上，依托上海電化學能源器件工程技術研究中心，與中聚電池研究院合作，率先完成了NaNi_1/3Fe_1/3Mn_1/3O₂ 三元正極材料規模化合成放大試驗，并批量制作了軟包型鈉離子電池，完成了千瓦級鈉離子電池儲能系統樣機。與美國能源部阿貢國家實驗室合作，利用先進光源（APS)的原位XRD及TXM等手段，系統揭示了NaNi_1/3Fe_1/3Mn_1/3O₂ 三元正極材料的嵌脫鈉過程的結構相變規律，為鈉離子電池設計與管理提供理論依據。

該研究團隊設計的多功能鈉離子電池電解質及其添加劑，有效抑制鈉離子電池的脹氣問題，使高倍率充放電條件下循環穩定性顯著提高。

原文鏈接：http://scce.sjtu.edu.cn//news.php?aid=2213。

文獻鏈接：Electrolyte design strategies and research progress for room-temperature sodium-ion batteries。

本文由材料人編輯部王冰編輯，點我加入材料人編輯部。

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