钠离子电池

钠离子电池

钠离子电池实际上是一种浓差电池，正负极由两种不同的钠离子嵌入化合物组成。充电时，Na+从正极脱嵌经过电解质嵌入负极，负极处于富钠态，正极处于贫钠态，同时电子的补偿电荷经外电路供给到极，保证正负极电荷平衡。放电时则相反，Na+从负极脱嵌，经过电解质嵌入正极，正极处于处于富钠态。

钠离子电池工作原理示意图

几种重要的钠离子电池正、负极材料的容量和电压值

中科院物理设计了一系列含Cu的O3相层状氧化物材料，其通式可以写为

Naa[Cu

1-x-y-z-d Fe

x

Mn

y

Ti

z

D

d

]O

2

(D: dopant, ., Li, Mg, Al, etc., 0 < x < 1, 0 <

y < 1, 0 ≤ z < 1, 0 ≤ d < 1, < a ≤ 1) ，实现了Cu2+/Cu3+的氧化还原反应。其中，[ 正极材料可以实现个钠离子的可逆脱嵌，可逆容量达到100 mAh/g。

该钠离子电池正极材料是迄今发现的唯一可在空气中稳定的O

相层状氧化物材

3

料；且循环性能优异，100周循环后容量保持率97%。使用该材料作为正极、硬碳作为负极组装的钠离子全电池具有210 Wh/Kg 的能量密度（基于正负极活性物质质量计算得到）

Advanced Materials, 2015, 27, 6928-6933

Yu et al.制备了在碳纳米纤维中植入单层MoS2纳米片所制备的钠离子电池的容量密度达到854mA·h/g

Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 2152 –2156