浅谈钠离子电池电极材料研究进展

2.2钒基碱金属氟磷酸
含氟钒基类聚阴离子化合物，如NaVPO4F、Na3V2(PO4)2F3 和Na1.5VO4PO4F0.5等
Description of the contents
(a) 3D网状结构 (c)不对称的结构
(b) “之”字形链结构
2.3 橄榄石型磷酸铁钠
Leabharlann Baidu
NaFePO4
1、橄榄石Olivine型；2、磷铁钠矿Maricite型
小结
1、层状金属氧化物作为钠离子电池正极材料，普遍具有较高的容量和电压 （由于较大的层间距，在某些材料中Na+的迁移速度比Li+要快） 2、Nasicon材料有一定的高电压，结构热稳定性好，可通过碳包覆掺杂提 高容量和倍率性能，具有产业化的前景; 3、橄榄石结构的理论容量高，需要解决循环稳定性的问题；
阴极材料
•1、碳基材料
石墨碳
非石墨碳
钠离子脱 嵌问题
阴极材料
•2、金属或合金材料
金属单 质材料
储钠容量大， 相较于碳基材 料
容量快速衰减
体积膨胀 和粉化
将金属单质或者合金与其他材料特别是碳材料进行复合， 可显著解决循环性能差的问题
阴极材料
• 3、金属氧化物；4、非金属单质；5、有机材料；
•过渡金属氧化物具有较高的容量
能量密度和功率密度 的正极材料
在循环过程中体积 变化小的负极材料
安全问题
安全的凝胶态 及全固态电解质
钠离子电池材料的创新是实现其技术进步的重点，并逐渐成为国际能源 研究的热点课题!.
LOGO
www.themegallery.com
钠离子电池在一定程度上可缓和因锂资
源短缺引发的电池发展受限问题
钠离子电池与锂离子电池相比的突出优势：
1
钠离子电池 优势
原料资源丰富易得，成本低 廉，分布广泛
2
能利用分解电势更低的电解 质溶剂及电解质盐，电解质 的选择范围更宽
钠电池有相对稳定的电化学 性能，使用更加安全
3
正极材料
1、层状NaxMO2(M＝Co, Ni, Fe, Mn, V等)正极材料 层状过渡金属氧化物，因其具有可逆的离子脱 嵌能力，被广泛用于二次电池电极材料。
Identity
碳包覆 1、减少了电解液与活性材料的副反应
Creatiity
2、加强了电极的电子电导率而减小了电极的 极化
2、聚阴离子型正极材料选择及发展
2.1 Nasicon型
J.B.Goodenough等合成了具有三维骨架结构的Na+导体 Na3Zr2Si2PO12，称为Nasicon
Li3V2(PO4)3
LOGO
浅谈钠离子电池电极材料研究进展
www.themegallery.com
Contents
研究背景
正极材料 负极材料 国外电池材料发展 结论与展望
研究背景
先进的储能系统都普遍采用锂离子电池 技术，锂离子电池是发展前景最为明朗 的高能电池体系 锂资源必将面临短缺问题，锂元素昂贵 且地壳中含量少 迫切需要开发新型的长寿命储能器件
金属氧化物
•发生可逆的氧化还原反应 •单质P具有较小的原子量和较强的锂离子嵌入 能力，安全的工作电压
非金属单质
•要抑制钠离子嵌脱过程中材料的体积膨胀
• 氧化还原电位调节范围宽，可发生多电子反应
有机材料
•化合物种类繁多，含量丰富；具有结构的韧性
结论与展望
钠离子电池在发展的过程中也存在 几个亟待解决关键问题: