- 电力资讯 - 国际电力 - 安全环保 - 技术市场 - 电力建设 - 电力数据 - 电力标准 - 行业论文 - 电力书刊 - 电力知识
 · 无锡尚德与阳光电源、江苏太...
 · 贷款建光伏电站是否合算?
 · 国家能源局综合司关于同意宜...
 · 国家电网全力抢修盐城灾后电网
 · 探寻未来售电公司方向 哪三...
 · 江苏电力全力抢险 受损用户...
 · 2025年我国能源装备形成...
 · 国家能源局一周内两度人事变...
   资讯排行榜 更多...
   企业、人物 更多...
 · 平顶山热电与中石油昆仑燃气公司...
 · 中国电力如何布局海外“走出去”
 · 中科院工热所联手沈阳民企打造中...
 · 大唐绥化热电新建工程1号机组启...
 · 保变电气保菱公司首个输变电整站...
 · 最大规模“特高压入鲁”通道开通
 · 中核与巴政签署战略合作框议 拉...
 · 世界首台单机容量最大水电机组精...
   成功故事 更多...
 · 大唐集团:理念先行,引领企业跨...
 · 国电福州公司年发电量突破30亿...
 · 碧水源中标湖南益阳PPP项目 ...
 · 推动电能替代:南网预计年新增电...
 · 上海电力秦皇岛光伏项目一次并网...
 · 国家电网公司信息系统灰度发布试...
 · 国家电网公司与安徽等地签署推进...
 · 南方电网“区域智能电网综合示范...
   本站动态  
热烈祝贺本站江苏-建湖办成立运营!
地址:江苏盐城建湖兴建东路688号
商务热线:0515-86207508
当前位置:首页 > 资讯中心 > 技术市场 > 正文
欢迎订阅中国电力设备网RSS聚合资讯:
天极GOGO和讯博揽GOUGOU

刘兴江:钠离子电池钠离子活性材料的研究进展

www.epenet.cn 来源:中国电力设备网 2017/4/20 9:33:09
  
    首先,我们来说一下为什么要开发钠离子电池。我国的电池主要应用在三大产业,即电动汽车、储能和消费电子。围绕这三个方向,尤其近几年电动汽车和储能领域发展迅速,主打是锂离子电池。动力电池在2015年增长了80%左右,而在2016年已经突破了30GWh,随之而来的就是锂电池的废弃和循环问题凸显,而且锂的资源也有限。与此同时,储能也是目前发展很快的产业,尤其微电网方面会有大量的储能需求,到2020年,预计储能可以比2015年增长3倍。这么大量的电池需求,如果全用锂离子电池的话,存在两个问题:一个是锂的资源问题,一个是锂的循环利用问题。所以在锂电池之后,我们还有新的选择。这就涉及到用什么样的电池体系,用什么样的材料。基于这种考虑,我们能不能找出储量更丰富,材料更便宜的体系呢,最后我们选择了钠离子电池。

    对于钠离子电池我们关注的焦点,一个是成本要低,正极材料要去锂脱钴,不用锂离子,也不用成本较高的钴原料;第二是在电动车和储能方面都要求电池寿命要长;第三是安全性要好;最后是能量密度要比较合适。

    钠离子电池和锂离子电池的反应机理相近,正极材料除了磷酸盐或氟化磷酸盐以外,还可以用镍锰层状过渡金属氧化物。在负极材料方面可选择碳类、合金和化合物。在三大类负极材料中,我们还是选择最便宜的碳材料。我们对于负极碳材料又进行了软碳、硬碳和石墨烯三个分类的研究。

    我们最近的一些研究成果,其中一个是采用层状结构Na0.67Ni0.33-xMxMn0.67O2作正极材料。经过实验研究和比较,在制备正极原材料的使用上,我们认为使用醋酸盐或草酸盐更好。根据文献报道,正极材料如果只用镍锰氧化物,它的循环性能和充电到高电位时的稳定性较差。所以有文献报道可以用镁掺杂,替代镍位,这样的话期待它的容量可以更高,这种方法对于获得高能量密度的钠离子电池是很有帮助的。除了镁以外,其他掺杂的元素可不可以呢?我们选择与替代元素离子半径相近的元素做掺杂,比如替代镍位,我们选了锆(Zr)离子和铜(Cu)离子进行掺杂。材料掺杂后与掺杂前电化学性能和循环性能都有提高,Zr掺杂和Cu掺杂相比,Cu掺杂的循环稳定性更好。

    负极方面,由于软碳材料处理的方法比较多,我们尝试了用磷掺杂软碳。掺杂磷后放电容量可以提高30%以上,循环特性好。为什么掺磷后材料性能提高呢?这是由于掺磷后可以增加钠吸附的活性点。在传统的嵌入反应之外,还多了一些钠离子吸附的活性点位。另外,在硬碳方面,我们选用了椰壳、杏壳等生物质材料,通过处理,最终获得硬碳材料。通过拉曼分析可以发现,这些材料是短层有序、长层无序的结构,微晶的层间距较大,适合钠离子嵌入。通过循环实验可以看到,经过200次循环,容量基本没有衰降,循环稳定性很好。由此可见,这些生物质材料是很好的廉价的钠离子电池负极材料。再有,对于石墨烯负极我们也做了研究。石墨烯材料最大的问题是密度比较低,将来能不能做成高体积比能量的电池还是问题。所以可以考虑将石墨烯和其他负极材料如硬碳、软碳,以及化合物类或合金类材料进行复合。

    我们做了1.5Ah和0.5Ah两种软包全电池,正极材料采用前面提到的镍锰氧化物,负极采用生物质的硬碳材料,经300次循环后容量衰降为15%。由此可见,钠离子电池用廉价材料是可以制备的,而且电性能良好。

    小结,钠离子电池正极材料,我们对镍锰氧化物进行了掺杂,来提高它的电性能。负极材料里边我们研究了硬碳、软碳和石墨烯三种材料。对软碳进行磷的掺杂,可以提高容量;硬碳材料循环稳定性较好;石墨烯容量较高,但首效较低。最后,我们期待基于廉价材料制备的钠离子电池在能量密度上接近或超过磷酸铁锂电池,在电动车和储能方面得到应用。
相关信息
ABB向加拿大最大港口提供岸电技术 2017/8/31 11:08:47
科学家研发出可产生较高聚变能的新等离子体燃料 2017/8/25 11:27:36
许继集团柔性直流输电换流阀通过技术鉴定 2017/7/6 8:59:08
站立石墨烯微型超级电容器获进展 2017/4/7 8:49:35
“高浓度废水脱除水泥窑烟气NOx关键技术及示范” 项目通过成果鉴定 2017/4/7 8:49:13
等离子光氧催化组合系统治理涂装废气 净化效果获山东环保认可 2017/4/7 8:47:42
4S店涂装废气处理研究进展 2017/3/13 9:38:06
湖北荆门供电公司利用卫星服务城农网建设 2017/3/1 9:25:04
免责声明
1、本文系本网编辑转载,转载目的在于传递更多信息;南京搜浪互联网络技术有限公司对本网所
      刊登之所有信息内容不保证其正确性、可靠性,您于此接受并承认信赖任何信息所生之风险
      应自行承担。
2、刊登信息任何部分之错误或疏失(如涉及作品内容、版权及其它问题),敬请及时联系本网
     (025-52312618),本网将在最短时间给予妥善处理!
3,103