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钠电池中的花状纳米结构

来源:Wiley 2018-05-09 16:38 1377人浏览

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【bet305亚洲版mobile 48-365365网 技术应用】钠离子电池(SIB)是廉价和可持续电池技术的热门应用,但一个反复出现的问题是阳极不稳定。中国的一个科学家小组现在报道了一种亚微米尺寸的结构化阳极复合材料的制备方法,可以适应大的体积变化。如欧洲无机化学杂志上发表的一项研究所显示,硫化锑电极易于制备并具有优异的容量和循环性能。

与锂离子电池(LIB)相比,钠离子电池依赖于容易获得且可持续的原材料。 SIBs尚未广泛应用的主要原因之一是不稳定性:大钠离子不能像锂离子一样容易地集成在电极中,在放电/充电过程中引起结构明显的膨胀和收缩。这个问题特别涉及阳极,它在较长的循环周期中简单地粉碎。只有解决这个问题,才能开发出真正可行的钠离子电池。现在,中国济南齐鲁理工大学的李光达及其同事将微米和纳米结构材料与最先进的电池化学组合在一起。他们组装了一种阳极复合材料,通过它的花状亚微结构,可以减轻剧烈的体积变化,同时仍显示出改善的导电性和容量。此外,科学家们报道说,这种方法很容易准备。

锑或甚至更好的硫化锑是用于SIB的有吸引力的阳极材料。他们非常高的理论比容量是由于每次锑放入结构中时会掺入三个钠原子(在电池中称为钠化),而硫化锑首先形成硫化钠,然后形成锑合金。为了减少大体积变化的影响,已经提出微结构化为纳米材料和散装材料之间的尺寸。在这方面,济南科学家准备了直径为2至3微米的硫化锑球形颗粒。仔细一看,发现表面是由许多薄片组成的,这些薄片一起生长形成花状结构。这种“花束”可能是缓冲体积变化的有效缓冲剂,但其电导率和扩散路径对于电池应用来说仍然太低。

因此,作者用聚吡咯聚合物制成的碳层涂覆它。他们解释说:“PPy涂层不仅可以用作结构稳定剂,还可以增强硫化锑亚微球的导电性?!弊钪盏母春喜牧暇哂忻魅返男巫床⒙愀咝阅苎艏募际跻?。作者还强调,他们的制备方法是一种直接的溶胶 - 凝胶技术,从醋酸锑开始(不会在最终产品中留下有害的氯化物)与顺利进行的聚合/涂布步骤相结合。

这项工作标志着钠离子电池技术的最新进展。它表明,纳米工程策略与电池电化学的结合可能导致产品可以补充或取代当前的锂离子技术。

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