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KAIST提出以硫化銅為電極材料 助推鈉離子電池商業(yè)化
時(shí)間:2019-08-09 08:46來(lái)源:蓋世汽車 作者:Elisha
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鋰離子電池（LIBs）自面市以來(lái)，已被廣泛應(yīng)用于各種電化學(xué)儲(chǔ)能應(yīng)用，包括移動(dòng)設(shè)備、電動(dòng)汽車和儲(chǔ)能系統(tǒng)（Ess），是最受歡迎的可充電電池類型之一。但是，隨著需求的增加，其價(jià)格在過(guò)去幾年也有所上漲。 由于鈉的天然儲(chǔ)量高、成本低，而且化學(xué)性質(zhì)與鋰相似，因此，鈉離子電池（SIBs）有望成為鋰離子電池的替代品。人們對(duì)SIB電池越來(lái)越感興趣，但是，由于缺乏合適的電極材料，SIB電池的商業(yè)化還遠(yuǎn)末實(shí)現(xiàn)。
據(jù)外媒報(bào)道，韓國(guó)高級(jí)科學(xué)技術(shù)研究院（KAIST）的研究人員提出新策略，以硫化銅為電極材料，延長(zhǎng)鈉離子電池可循環(huán)性。使用這種材料，可以促進(jìn)SIB電池的高性能轉(zhuǎn)換反應(yīng)，并有望實(shí)現(xiàn)SIB電池的商業(yè)化。
Jong Min Yuk教授領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)證實(shí)了利用硫化銅穩(wěn)定鈉儲(chǔ)存機(jī)制。硫化銅是一種優(yōu)良的電極材料，因其獨(dú)特的耐粉碎轉(zhuǎn)化反應(yīng)機(jī)理，具有高容量、高速率和長(zhǎng)周期循環(huán)能力，從而促進(jìn)容量恢復(fù)。研究結(jié)果表明，使用硫化銅時(shí)，鈉離子電池每天充電一次，使用壽命可達(dá)5年以上。而且，硫化銅含有豐富的銅和硫等天然材料，比鋰離子電池具有更好的成本競(jìng)爭(zhēng)力，鋰離子電池使用的是鋰和鈷。
鋰離子電池采用石墨等插層材料作為負(fù)極，由于插層間距不足，這些材料無(wú)法大量存儲(chǔ)鈉。因此，人們開始探索轉(zhuǎn)化和合金化反應(yīng)型材料，以滿足負(fù)極部分的高容量需求。然而，與插入反應(yīng)不同，在轉(zhuǎn)化和合金化反應(yīng)中，材料的體積膨脹通常較大，而且晶體會(huì)突然發(fā)生變化，進(jìn)而破壞活性物質(zhì)，導(dǎo)致容量嚴(yán)重退化。
研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，在轉(zhuǎn)化反應(yīng)中，對(duì)于實(shí)現(xiàn)耐粉碎轉(zhuǎn)化反應(yīng)和容量恢復(fù)，半共格相界面（semi-coherent phase interface）和晶界起到關(guān)鍵作用。硫化銅通過(guò)漸進(jìn)性的晶體變化，生成半共格相界面，最終阻止顆粒的粉碎。基于這一獨(dú)特的機(jī)理，研究人員證實(shí)，無(wú)論大小和形態(tài)如何，硫化銅都具有高容量和高循環(huán)穩(wěn)定性。Yuk教授表示：“使用硫化銅，可以促進(jìn)鈉離子電池的發(fā)展，有助于開發(fā)低成本儲(chǔ)能系統(tǒng)，并解決微塵問(wèn)題。”
(責(zé)任編輯：子蕊)
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