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1、第32卷第1期电池Vol.32,No.12002年2月BATTERYBIMONTHLYFeb1,2002·综述·钠离子电池研究进展吴振军,陈宗璋,汤宏伟,李素芳(湖南大学化学化工学院,湖南长沙410082)摘要:综述了钠离子电池的发展情况,讨论了钠离子电池正极、电解质、负极材料的制备及相关电化学性能,并对这类新型二次电池的应用前景与发展趋势作了适当的展望。关键词:钠离子电池;正极;负极;电解质中图分类号:TM91219文献标识码:A文章编号:1001-1579(2002)01-0045-03Theresearchprogressofsodium2ionbatteriesWUZhen2
2、jun,CHENZong2zhang,TANGHong2wei,LISu2fang(DepartmentofChemistryandChemicalEngineering,HunanUniversity,Changsha,Hunan,410082,China)Abstract:Areviewwith30referenceswasgivenontheprogressofsodium2ionbattery,thepreparationofcathode,electrolyteandanodematerialsofsodium2ionbatteryandtheirrelatedelectr
3、ochemicalcharacteristicswasdiscussed.Theapplicationsandde2velopmentaltrendwerealsooutlined.Keywords:sodium2ionbattery;positiveelectrode;negativeelectrode;electrolyte电池发展有以下显著特点:绿色环保电池发展迅猛;一次材料。该相态化合物,当x=0.40～0.80时,其能量密度约为电池向二次电池转化,这有利于节约地球有限的资源,符合可280Wh/kg～460Wh/kg。为改善其电化学性能,也可共嵌入其持续发展的战略;电池进一步
4、向小、轻、薄方向发展。现在,在需他碱金属以形成掺杂型复合物,如掺入钾得到的NaxKyCoO2要高能密度和较长使用寿命的场合,可充电锂离子电池获得了[7](x+y<1)。[1]广泛而深入的应用。若具有优良工作性能的钠离子电池被另外一种正极材料则为P3(P’3或O3或O’3)相态的开发出来,它将拥有比锂离子电池更大的竞争优势,例如原料NaxCoO2。其制备是将恰当比例的Na2O2与Co3O4磨碎、充分[2]成本低及利用具有更低分解电势的电解质体系的能力。本混合并制成丸片状反应物,在氧气氛或空气氛中,600℃左右烧文综述了自70年代以来,尤其是近10年科研工作者在开发钠结24h以上,经球磨
5、粉碎即可得所需产物[8]。也有人在纯净氧离子电池方面所取得的一些成果。气氛中用NiO、Na2O与Co3O4三者烧结制备NaxNi0.6Co0.4[9]O2,它有着与P3相NaxCoO2相似的晶体结构和相关性能。1正极材料P2相NaxCoO2与P3(P’3或O3或O’3)相态的NaxCoO2用于钠离子电池正极的材料主要有贫钠的NaxCoO2、相比,其循环性能稍优,但后者能量密度更高,且制备温度相对NaxMnO2层状晶体化合物及它们的掺杂化合物。这些化合物而言也要低一些。的存在形态取决于其组成(x值)和制备方法[3～4]。常见的+在NaxCoO2化合物中,Na主要位于层状(CoO2)n八
6、面体NaxCoO2化合物为P2相态。在x=0.3～0.9的范围内,经过之间:数量少时,钠离子间呈三棱柱状排列;数量多时,它们则配钠的可逆电化学嵌入和脱嵌,P2相NaxCoO2并不发生结构上位成八面体。进行电化学性能测量时发现,P3(P’3或O3或O’[5]的变化。据报道该种材料已成功应用在以钠或钠/铅合金为3)相态的NaxCoO2与P2相NaxCoO2均出现多平台放电,X-负极的固态电池中[6]。其典型代表P2相Na+0.7CoO2的制备过射线衍射测试表明:随着Na的嵌入,前者有P3、P’3、O’3、程如下:将Na2O2与Co3O4按合适的比例充分球磨混合,再于O3各相间的可逆转变,
7、而后者却没有相变出现,这可能是电子氧气氛或空气氛中加热至750℃左右,维持约30h;所得产物球影响或层间钠离子排列变化或晶形畸变所致。尽管NaxCoO2磨至小于粒径2μm后即为所需的P2相NaxCoO2(x=0.7)电极化合物电性能较优,但钴盐价格昂贵,使得电池成本大幅上升,作者简介:吴振军(1978-),男,湖南人,湖南大学硕士研究生,研究方向:电化学;陈宗璋(1936-),男,四川人,湖南大学教授,博士生导师,研究方向:固态离子学;汤宏伟(1974-)
