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日本科学家新开发具超高容量的钠离子电池用碳负极材料

2021-07-01 来源:邢台机械信息网

日本科学家新开发具超高容量的钠离子电池用碳负极材料

近日,东京理科大学发表与物质材料研究机构、冈山大学共同开发了一项适用于超高容量钠离子电池之碳负极材料。


据悉,他们所研发的是一种新型“硬碳”(非石墨化活性碳NongraphitizingCarbon)材料,它具有资源量丰富、可逆容量、作用电位、循环寿命等特性均衡等特点,被视为是具有发展前景之钠离子电池负极材料。东京理科大学曾利用葡萄糖酸镁(Mg(C6H11O7)2)与葡萄糖(Glucose)的混合物,予以加热后形成氧化镁(MgO)粒子,并利用以此做为铸型的合成方法,成功地合成出新硬碳材料,且容量大幅超越既有碳负极材料okmart.com。


此次研究团队进一步实施最大限度提升可逆容量之合成条件与电气化学特性的研究,结果显示以600℃对混合物进行前处理加热,生成的碳基(CarbonMatrix)中形成了奈米大小的氧化镁粒子,再以盐酸进行洗净、以1500℃高温热处理之后,即合成出具有大量纳米尺寸空孔的硬炭。


钠离子电池的碳负极材料容量通常为300~350mAh/g左右,以新开发的硬碳作为负极的钠离子电池则呈现478mAh/g的高可逆容量。此外,初次充放电的库伦效率(CoulombicEfficiency)也显示出88%的高数值。


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合成硬碳和先前报道的负极材料的工作电势、容量和能量密度的比较


一般做为锂离子电池负极材料的石墨,其理论容量为372mAh/g;与石墨相比,新开发的硬碳可说是拥有相当的高容量。假设采用相同容量与电位之正极的状况下,与使用石墨的锂离子电池相比,钠离子电池的能量密度最大可提升19%。


东京理科大学的研究人员认为,利用这种新负极材料可促进高能量钠离子电池的开发,若能进一步开发出正极的电解质,便有希望实现性能凌驾于锂离子电池的钠离子电池。


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