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


原标题: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
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的相关信息可以归纳如下:
一、研发背景与团队
研发背景:随着能源变革的推进,锂离子电池因锂资源成本和储量分布的限制,难以满足未来规模储能的需求。钠离子电池因兼具原材料资源丰富、成本低、安全性高等优势,成为锂离子电池的补充,有望在大规模储能领域发挥重要作用。而氟磷酸钒钠(Na3(VO1-xPO4)2F1+2x,0≤x≤1,NVPFs)作为钠离子电池储能正极材料,具有高达480 Wh/kg的能量密度,但其高昂的合成成本和复杂的制备工艺限制了其产业化应用。
研发团队:该研发成果由中科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完成,主要研究人员包括过程工程所研究员赵君梅团队。
二、研发成果与技术特点
研发成果: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。
技术特点:
无溶剂:该制备方法摆脱了传统液相反应中原料/产物溶解度、pH等多参数调控的限制,实现了无溶剂的机械化学合成。
高效:将液相法的7天生产时间缩短至30分钟,显著提高了生产效率。
高性能: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。通过公斤级产品放大组装的商业级26650圆柱电池,证实了其高功率和长循环特性。
原位碳骨架构建:机械化学法能实现原位碳骨架的构建,强化了界面反应,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。
三、研发过程与突破
前期研究:赵君梅团队长期致力于NVPFs的低成本绿色合成及性能提升研究,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,降低了生产能耗并提升了材料性能。
技术突破:针对液相反应的限制,团队开发出无溶剂的机械化学法,实现了氟磷酸钒钠的快速制备。该方法的本质在于显著降低反应活化能,有利于实现材料的高效结晶、晶粒细化以及界面强化。
四、应用前景与意义
应用前景:该研究成果进一步推动了氟磷酸钒钠的商业化应用进程,为钠离子电池的发展提供了新的材料选择。
意义:机械化学法快速规模制备钠电池正极材料已成为可能,这将降低钠离子电池材料的制备成本,有助于推动钠离子电池在大规模储能领域的广泛应用。同时,该方法也为其他正极材料的制备提供了新的思路和技术手段。
综上所述,中科院过程工程所等开发出的“一步机械化学法”制备钠电池正极材料氟磷酸钒钠,具有显著的技术优势和应用前景,将为钠离子电池的发展注入新的活力。
责任编辑:David
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