日前，武漢工程大學(xué)化工與制藥學(xué)院諶偉民團(tuán)隊(duì)通過(guò)協(xié)調(diào)表面誘導(dǎo)反應(yīng)和嵌入式反應(yīng)等，獲得了高性能的鈉離子電池碳負(fù)極材料。
諶偉民介紹，他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室中先通過(guò)高溫碳化有機(jī)鉀鹽制備出硬碳，再用硝酸活化，在碳表面創(chuàng)造出豐富的儲(chǔ)鈉活性位點(diǎn)，同時(shí)擴(kuò)展碳的層間距離，得到一種富含氧官能團(tuán)的多孔碳材料(ORC);再通過(guò)分析碳材料的儲(chǔ)鈉性能和鈉離子在固相電極材料中擴(kuò)散反應(yīng)機(jī)理，發(fā)現(xiàn)了表面誘導(dǎo)儲(chǔ)鈉和嵌入式儲(chǔ)鈉的協(xié)同作用機(jī)制，通過(guò)協(xié)調(diào)表面反應(yīng)和嵌入式反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了鈉離子電池負(fù)極材料高的倍率性能和長(zhǎng)的循環(huán)壽命。通過(guò)上述方法獲得的含氧官能團(tuán)活化碳電極材料可以在3分鐘內(nèi)實(shí)現(xiàn)滿充，循環(huán)壽命長(zhǎng)達(dá)1000余次。
該研究工作也得到了華中科技大學(xué)動(dòng)力與儲(chǔ)能電池實(shí)驗(yàn)室黃云輝教授團(tuán)隊(duì)的大力支持。合作雙方目前對(duì)硬碳負(fù)極的研究主要集中于以自然資源豐富的生物質(zhì)為原料，通過(guò)簡(jiǎn)易而“綠色”的方法，構(gòu)筑出異質(zhì)元素?fù)诫s的多孔生物質(zhì)碳材料，并將其應(yīng)用于鈉離子電池的研究中，以進(jìn)一步降低碳材料的制備成本和提高硬碳負(fù)極的儲(chǔ)鈉性能，同時(shí)對(duì)加快生物質(zhì)材料的推廣和應(yīng)用也具有重要意義。
發(fā)展廉價(jià)高效的新型儲(chǔ)能電池是大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域的重要研究方向。由于鈉元素豐富的資源和低廉的價(jià)格，鈉與鋰相近的電化學(xué)性質(zhì)，鈉離子電池與鋰離子電池相似的工作原理，所以鈉離子電池被認(rèn)為在大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用前景。