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物电院在双离子钠电池研究获重要进展

日前,《Advanced Energy Materials》(影响因子15.23)在线发表我校樊令博士为第一作者,鲁兵安教授为通讯作者,题为 “Soft Carbon as Anode for High‐Performance Sodium‐Based  Dual Ion Full Battery”的论文。开拓了双碳电极在钠离子电池中的应用,该电池在800次充放电后依旧有81.8%的容量保持率,表现出了良好应用前景。

 
 
 
为杂志设计的封面
 
        以碳材料做正负两电极的双离子电池是一种廉价、环保和高效的新型二次电池,是潜在的可大规模生产的高性能动力电池。之前的双离子电池大多数以锂离子电解液为基础,但是锂的资源匮乏必将引起价格的提升。相比之下,钠的储量丰富,价格低廉,因此开发钠基双离子电池是亟待解决的一个问题。但是传统的石墨储钠性能不足,之前的双离子电池也基本都局限于钠半电池,无法发挥双离子电池的潜在优势,因而寻找合适的负极储钠材料成为了钠双离子电池的关键。在鲁兵安教授的指导下,樊令博士制备出了具有良好储钠性能的软碳材料,以该材料为负极制备的钠离子半电池具有良好的稳定性,倍率性能和高的库伦效率。将该材料应用于钠基双离子电池时,电池可以表现出高的放电平台3.58 V,适中的放电容量103 mA h g-1,良好的循环稳定性800循环和倍率性能。利用X射线衍射,高分辨率投射电子显微镜和元素分布等测试,证实了该电池的运作机制是:充电过程中电解液中的钠离子嵌入软碳中(软碳晶格增大),而电解液中的六氟磷酸根则会嵌入石墨正极中(X射线衍射峰位偏移);放电过程则是钠离子和六氟磷酸根同时脱出并回归溶液。
 
 
 
新型钠基双离子电池的电化学性能测试 
 
        据悉,樊令博士目前为湖南大学物理与微电子学院的博二生,主要致力于碳材料在储能电池,电催化等领域的研究。该篇论文是樊令博士继以第一作者在Advanced Functional Materials, Small, Nano Energy发表论文后,发表的第四篇高档次文章。相关研究工作得到了国家自然科学基金、湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室等的资助。
 
        全文链接http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201602778/full