?。▓D源:KAIST官網(wǎng))
鋰離子電池(LIBs)自面市以來,,已被廣泛應用于各種電化學儲能應用,包括移動設備,、電動汽車和儲能系統(tǒng)(Ess),,是最受歡迎的可充電電池類型之一。但是,,隨著需求的增加,,其價格在過去幾年也有所上漲。 由于鈉的天然儲量高,、成本低,,而且化學性質與鋰相似,因此,,鈉離子電池(SIBs)有望成為鋰離子電池的替代品,。人們對SIB電池越來越感興趣,但是,,由于缺乏合適的電極材料,,SIB電池的商業(yè)化還遠末實現(xiàn)。
據(jù)外媒報道,,韓國高級科學技術研究院(KAIST)的研究人員提出新策略,,以硫化銅為電極材料,延長鈉離子電池可循環(huán)性,。使用這種材料,,可以促進SIB電池的高性能轉換反應,并有望實現(xiàn)SIB電池的商業(yè)化,。
Jong Min Yuk教授領導的團隊證實了利用硫化銅穩(wěn)定鈉儲存機制,。硫化銅是一種優(yōu)良的電極材料,因其獨特的耐粉碎轉化反應機理,,具有高容量,、高速率和長周期循環(huán)能力,從而促進容量恢復,。研究結果表明,,使用硫化銅時,鈉離子電池每天充電一次,,使用壽命可達5年以上,。而且,硫化銅含有豐富的銅和硫等天然材料,,比鋰離子電池具有更好的成本競爭力,,鋰離子電池使用的是鋰和鈷,。
鋰離子電池采用石墨等插層材料作為負極,,由于插層間距不足,,這些材料無法大量存儲鈉。因此,,人們開始探索轉化和合金化反應型材料,,以滿足負極部分的高容量需求。然而,,與插入反應不同,,在轉化和合金化反應中,材料的體積膨脹通常較大,,而且晶體會突然發(fā)生變化,,進而破壞活性物質,導致容量嚴重退化,。
研究團隊發(fā)現(xiàn),,在轉化反應中,對于實現(xiàn)耐粉碎轉化反應和容量恢復,,半共格相界面(semi-coherent phase interface)和晶界起到關鍵作用,。硫化銅通過漸進性的晶體變化,生成半共格相界面,,最終阻止顆粒的粉碎,。基于這一獨特的機理,,研究人員證實,,無論大小和形態(tài)如何,硫化銅都具有高容量和高循環(huán)穩(wěn)定性,。Yuk教授表示:“使用硫化銅,,可以促進鈉離子電池的發(fā)展,有助于開發(fā)低成本儲能系統(tǒng),,并解決微塵問題,。”