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北京大学深研院新材料学院用二维材料实现了高性能钠电池

锂离子电池由于能量密度大,绿色环保等优势被广泛用于各类便携式设备及新能源汽车。随着能源危机的不断加剧,锂离子电池的需求将越来越大。由于锂资源有限,价格昂贵,锂离子电池的进一步大规模应用面临严峻的挑战。近年来,用钠离子电池代替锂离子电池的研究引起了人们的广泛。与锂相比,钠具有资源储量丰富、价格低廉等优点,钠离子电池被认为是发展新能源、实现规模化储能极具潜力的二次电池。

北京大学深圳研究生院新材料学院潘锋教授团队在对新型二维材料Fe3(PO4)28H2O的研究中(Nano Energy,2015,18,187-195.),通过实验和理论计算,实现了单层/双层Fe3(PO4)28H2O的可控制备,并全面揭示了这种新型二维材料的形成机理。最近,他们在之前研究基础上,将这种二维材料应用在钠离子电池中,获得了超长循环寿命和极高的倍率性能的钠离子电池。

这种新型二维材料与碳黑球磨后,实现二维材料包覆碳黑的包覆结构,这种包覆结构既发挥了二维材料扩散路径短、离子扩散快的优点,又提高了体系的导电性。用这种包覆结构做正极材料展现出优异的电池性能,0.1C容量可以达到169mAh/g,在10C下循环1000次容量仍能保持92.3%以上,以及10C大倍率充放电时仍有77mAh/g的容量。更有趣的是,在这种二维材料的充放电中,发现了10-15nm的NaFePO4纳米晶体。该研究成果发表在中科院SCI分区工程类一区杂志Journal of Materials Chemistry A(DOI: 10.1039/C6TA00454G)上。

2014级直博生刘同超是该文章的第一作者,该工作的合作者还包括新材料学院兼职教授、北京大学化学与分子工程学院陈继涛教授等。该项工作得到了广东省引进科技创新团队项目及深圳市科技创新基础项目等基金的支持。

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