中科院过程工程所等开发出“一步机械化学法”制备钠电池正极材料

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2021-05-24 01:08

IT之家 5 月 23 日消息 据中国科学院网站,近日,中国科学院过程工程研究所和中科院物理研究所清洁能源团队合作,在钠电池正极材料的规模化制备研究中取得进展,开发出“一步机械化学法”快速制备钠电池聚阴离子正极材料氟磷酸钒钠。

自 1999 年法国科学家 J.-M. Le Meins 发现以来,氟磷酸钒钠的合成一直采用高温固相法,高能耗带来的高昂成本及欠充分发挥的电化学性能限制了该类材料的产业化应用。

据介绍,过程工程所研究员赵君梅团队团队以降低能耗和形貌调控为出发点,采用水热 / 溶剂热合成氟磷酸钒钠,对材料的充放电机理进行了系统研究;在此基础上,开发出一步室温可控制备多壳层氟磷酸钒钠微球技术(Joule 2018, 2 (11): 2348-2363),在降低该材料生产能耗的同时提升了其性能。然而,液相反应会受到原料 / 产物溶解度、pH 等多参数调控的限制。基于此,团队开发出无溶剂的机械化学法以快速制备含碳 NVPFs 复合物,因能实现原位碳骨架的构建,界面反应得以强化。该制备方法可将液相法的 7 天生产时间缩短至 30 分钟,产品倍率性能和循环稳定性得到提升,保证了工业应用的生产效率。产品公斤级放大组装的商业级 26650 圆柱电池证实了其高功率和长循环特性。

该研究成果进一步推动了氟磷酸钒钠的商业化应用进程,且机械球磨原位构建碳骨架相对于常规多步骤包碳以及高温热解包碳具有明显优势,为正极材料倍率和循环性能的提升提供了一种可行性策略。同时,公斤级产品放大实践表明,机械化学法快速规模制备钠电池正极材料已成为可能,这会降低钠离子电池材料的制备成本。

IT之家了解到,相关研究成果发表在 Nature Communications 上。

▲机械化学法制得氟磷酸钒钠产品的电化学性能 | 图自:中国科学院网站

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