新型碳負極有望使鈉離子電池替代鋰電

從合肥工業大學獲悉，該校科研人員成功制備出一種具有優異倍率性能、較高可逆儲鈉容量和放電效率的新型碳負極材料，為研發高容量可快充鈉離子電池用碳負極材料提供了新的研究路徑。相關成果日前發表在國際著名學術期刊《先進能源材料》上。

隨著新能源汽車用動力電池的快速發展，鋰資源的有限和價格較高的問題日益凸顯。由于鈉與鋰的性質相近，在自然界中的儲量高且價格低廉，因此鈉離子電池被科學界和產業界認為是可替代鋰離子電池的下一代儲能體系。

負極材料對鋰/鈉離子電池的快充和倍率性能的影響至關重要，但由于鈉離子的離子半徑遠大于鋰離子，目前適用于鋰離子電池的石墨類負極材料已不適用于鈉離子電池，開發高性能非石墨類碳負極材料對于鈉離子電池的發展具有重要意義。

合肥工業大學材料科學與工程學院項宏發教授及其科研團隊，利用氯化鈉模板法結合優化的碳源組成制備出的三維無定形碳材料（3DAC），實現了對其微觀孔隙與微區結構的有效調控。該成果利用氯化鈉模板，在不顯著提高比表面積的前提下，適當引入孔徑為2~50 nm的介孔和孔徑>50 nm的大孔同時，利用碳源的組成優化和氯化鈉模板的限域作用，實現無序/有序微區比例的調控，從而在提高碳負極材料倍率性能的同時具有較高的庫倫效率和循環性能。

實驗數據表明，這一新型碳負極材料可在9.6安培每克的電流密度下充放電，獲得的儲鈉容量與其他材料在相近電流密度下相比提升了一倍，且充放電600次后電池性能無衰減。同時，該材料合成方法簡單，且制備過程無污染，因而具有廣闊的應用前景。