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高倍率、长寿命、3分钟满充!高性能钠离子电池碳负极材料问世!

日期:2019-01-22    来源:武汉工程大学招办

国际充换电网

2019
01/22
21:41
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关键词: 钠离子电池碳 负极材料 锂电池材料

锂离子电池由于具有能量密度高、环境友好和循环寿命长等优点,已在便携电子设备和电动汽车中得到了广泛应用,在储能领域中扮演着越来越重要的角色。然而,由于锂资源的稀缺性,导致锂离子电池在大规模应用中不得不面临资源和成本的问题,而发展廉价高效的新型储能电池则变成了大规模储能领域的重要研究方向——

由于钠与锂相近的电化学性能,钠离子电池与锂离子电池相似的工作原理,以及钠元素丰富的资源和低廉的价格,所以钠离子电池被认为在大规模储能领域中具有广阔的应用前景。日前,武汉工程大学化工与制药学院谌伟民团队通过协调表面诱导反应和嵌入式反应等,获得了高性能的钠离子电池碳负极材料

此前,国际著名出版社Wiley旗下期刊Advanced Science在线发表了武汉工程大学化工与制药学院在钠离子电池方面的最新研究成果:《协调表面诱导反应和嵌入式反应:获得高性能的钠离子电池碳负极材料》(Coordination of Surface-Induced Reaction and Intercalation: Towards a High-Performance Carbon Anode for Sodium-Ion Batteries)。谌伟民博士为第一作者。

谌伟民介绍,他们在实验室中先通过高温碳化有机钾盐制备出硬碳,再用硝酸活化,在碳表面创造出丰富的储钠活性位点,同时扩展碳的层间距离,得到一种富含氧官能团的多孔碳材料(ORC);再通过分析碳材料的储钠性能和钠离子在固相电极材料中扩散反应机理,发现了表面诱导储钠和嵌入式储钠的协同作用机制,通过协调表面反应和嵌入式反应,实现了钠离子电池负极材料高的倍率性能和长的循环寿命。通过上述方法获得的含氧官能团活化碳电极材料可以在3分钟内实现满充,循环寿命长达1000余次。

该研究工作除了谌伟民团队的不懈努力之外,同时也得到了华中科技大学动力与储能电池实验室黄云辉教授团队的大力支持。合作双方对硬碳负极的研究主要集中于以自然资源丰富的生物质为原料,通过简易而“绿色”的方法,构筑出异质元素掺杂的多孔生物质碳材料,并将其应用于钠离子电池的研究中,以进一步降低碳材料的制备成本和提高硬碳负极的储钠性能,同时对加快生物质材料的推广和应用也具有重要意义。

谌伟民团队所在的化工与制药学院始设于1972年的化学工程系,学院40余年来一直是学校办学历史最悠久、教学科研实力最强、特色最鲜明的学院之一。设有化学工程与工艺、能源化学工程、制药工程和药物制剂四个本科专业,在化工与制药类进行大类招生。中国科学评价研究中心(RCCSE)、中国教育质量评价中心联合中国科教评价网推出了《2017年中国大学及学科专业评价报告》,在中国大学分专业类竞争力排行榜中,学院化工与制药类专业位居全国高校专业排名14强,培育了大批精英人才。

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