中國粉體網(wǎng)訊  近日，原子能院核物理研究所中子散射研究室設(shè)計(jì)出一種用于鈉離子電池,，兼具高容量,、優(yōu)異循環(huán)和快充性能的正極材料。該研究成果申請發(fā)明專利1項(xiàng),，并發(fā)表于能源材料國際期刊《ACS Applied Energy Materials（ACS應(yīng)用能源材料）》,，文章第一作者為高健翔研究實(shí)習(xí)員，通訊作者為郭浩副研究員,、孫凱研究員和陳東風(fēng)研究員,。

為助力國家能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)改善，促進(jìn)太陽能,、風(fēng)能等清潔能源的高效利用,，發(fā)展低成本、高性能的鈉離子電池至關(guān)重要,，而鈉離子電池研發(fā)的關(guān)鍵是高性能層狀氧化物,。P2型層狀氧化物具有便捷的鈉離子傳輸路徑，適合應(yīng)用于快充鈉離子電池中,。目前常用的P2型二元鎳錳材料（NM）存在一定缺陷,，在充電到高電壓時會發(fā)生復(fù)雜的結(jié)構(gòu)相變和較大的體積變化，導(dǎo)致循環(huán)和快充性能差,。

為解決NM材料存在的缺陷,，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)研究人員綜合考慮元素的功能特性與成本因素，選取了鎳,、銅,、鐵、錳,、鈦五種元素,，創(chuàng)新性地合成了一種具有優(yōu)異快充性能，并同時兼具優(yōu)異循環(huán)穩(wěn)定性與高容量的P2型五元材料（NCFMT）,。經(jīng)研究證實(shí),，該材料在5分鐘快充條件下容量保持率高達(dá)62%，在2C（放電倍率）條件下進(jìn)行1000周循環(huán)后容量保持率達(dá)到89%,，循環(huán)性能在所有已公開報道的材料中達(dá)最優(yōu)。該材料同時具有120mAh/g的比容量,。研究人員還利用中子衍射等手段研究了其在充放電過程中的微觀結(jié)構(gòu)演變,，發(fā)現(xiàn)材料始終保持單相P2型結(jié)構(gòu),，僅有約1%的體積應(yīng)變，從微觀結(jié)構(gòu)演變角度解釋了宏觀性能提升的原因,，為后續(xù)鈉離子電池的中試提供了重要材料基礎(chǔ),。

NCFMT材料與NM材料在充放電過程中的結(jié)構(gòu)演變及循環(huán)容量圖對比

該工作得到了國家自然科學(xué)基金委-青年基金的資助，研發(fā)過程中使用的中子束流由中國先進(jìn)研究堆（CARR）提供,。未來,，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)利用CARR中子科學(xué)平臺，開展鈉離子電池的中試和充放電機(jī)理研究,。

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/喬木）

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