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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
時間:2019-08-09 08:46來源:蓋世汽車 作者:Elisha
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鋰離子電池（LIBs）自面市以來，已被廣泛應用于各種電化學儲能應用，包括移動設備、電動汽車和儲能系統(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，其價格在過去幾年也有所上漲。 由于鈉的天然儲量高、成本低，而且化學性質(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SIB電池越來越感興趣，但是，由于缺乏合適的電極材料，SIB電池的商業(yè)化還遠末實現(xiàn)。
據(jù)外媒報道，韓國高級科學技術研究院（KAIST）的研究人員提出新策略，以硫化銅為電極材料，延長鈉離子電池可循環(huán)性。使用這種材料，可以促進SIB電池的高性能轉(zhuǎn)換反應，并有望實現(xiàn)SIB電池的商業(yè)化。
Jong Min Yuk教授領導的團隊證實了利用硫化銅穩(wěn)定鈉儲存機制。硫化銅是一種優(yōu)良的電極材料，因其獨特的耐粉碎轉(zhuǎn)化反應機理，具有高容量、高速率和長周期循環(huán)能力，從而促進容量恢復。研究結(jié)果表明，使用硫化銅時，鈉離子電池每天充電一次，使用壽命可達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爭力，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極，由于插層間距不足，這些材料無法大量存儲鈉。因此，人們開始探索轉(zhuǎn)化和合金化反應型材料，以滿足負極部分的高容量需求。然而，與插入反應不同，在轉(zhuǎn)化和合金化反應中，材料的體積膨脹通常較大，而且晶體會突然發(fā)生變化，進而破壞活性物質(zhì)，導致容量嚴重退化。
研究團隊發(fā)現(xiàn)，在轉(zhuǎn)化反應中，對于實現(xiàn)耐粉碎轉(zhuǎn)化反應和容量恢復，半共格相界面（semi-coherent phase interface）和晶界起到關鍵作用。硫化銅通過漸進性的晶體變化，生成半共格相界面，最終阻止顆粒的粉碎。基于這一獨特的機理，研究人員證實，無論大小和形態(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，可以促進鈉離子電池的發(fā)展，有助于開發(fā)低成本儲能系統(tǒng)，并解決微塵問題。”
(責任編輯：子蕊)
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