鈉離子電池的負(fù)極材料

1、鈉離子電池的負(fù)極材料之碳材料

用石墨作負(fù)極，由于鈉離子在石墨層間遷移需要高躍遷能，脫/嵌困難。鈉金屬會(huì)形成枝晶，如鋰金屬一樣。鈉金屬的安全性也受到質(zhì)疑，因?yàn)槠淙埸c(diǎn)只有97.7℃，而鋰金屬為180.5℃。硬碳被認(rèn)為可以作為負(fù)極材料，鈉合金是否能作為負(fù)極材料也正被廣泛的研究。在實(shí)驗(yàn)室中應(yīng)用較多的鈉離子電極負(fù)極材料有各類碳材料，如石墨，乙炔黑，中間相碳微球（MCMB），它們的電化學(xué)性能與各自的結(jié)構(gòu)和含氫量密切相關(guān)，一般的規(guī)律是：晶粒小，比表面積大，與電解質(zhì)接觸面也大，從而用來形成保護(hù)層所消耗的電解質(zhì)也多；而含氫量越多，容量滯后也越大。

中間相碳微球（MCMB）的制備及其電化學(xué)性能已有詳細(xì)的研究，與不經(jīng)處理和經(jīng)高溫（3000℃）處理的MCMB相比，750℃熱處理后的MCMB電化學(xué)性能最優(yōu)，這是因?yàn)樗赐耆浜瓦m中的石墨化程度。報(bào)道稱其比容量達(dá)750mAh/g，為石墨理論比容量372mAh/g（NaC6）的兩倍多；石墨化缺陷則避免了無謂的有機(jī)溶劑分解，又是低溫制備，可見，這是一種較為理想的負(fù)極材料。

2、鈉離子電池的負(fù)極材料之合金

鈉離子電池負(fù)極材料的另一類重要材料是鈉合金，其制備是將單質(zhì)鈉與其它金屬按一定比例在惰性氣氛中于合適溫度下熔融，再經(jīng)退火結(jié)晶即可。目前研究較多的是鈉的二元與三元合金，可與鈉制成負(fù)極用合金的元素有：Pb，Sn，Bi，Ga，Ce，Si等，選擇這些金屬的原因是：可增加負(fù)極材料與電解質(zhì)的相容性，防止在過充電時(shí)生成枝晶，增加了安全性，故能延長(zhǎng)電池的使用壽命；且它們氫過電位較高，能減少電池的自放電反應(yīng)，從而提高電池的貯存性能。合金負(fù)極的缺點(diǎn)是降低了比能量，如Nal5Pb4/P2NaxCoO2系統(tǒng)為350Wh/kg，是Na/P2NaxCoO2系統(tǒng)的3/4左右，但其高體積比能量仍然很有吸引力（Nal5Pb4/P2

NaxCo021500Wh/L，與Na/P2 NaxCo021600Wh/I接近）。另外，出于環(huán)?？紤]，應(yīng)盡量避免使用重金屬（如Pb）作為鈉的合金化元素。有學(xué)者對(duì)利用高分子摻雜以改變合金晶型以及提高其比容量作了相應(yīng)的研究。