鋰離子電池由于能量密度大，綠色環(huán)保等優(yōu)勢被廣泛用于各類便攜式設(shè)備及新能源汽車。隨著能源危機的不斷加劇，鋰離子電池的需求將越來越大。由于鋰資源有限，價格昂貴，鋰離子電池的進一步大規(guī)模應(yīng)用面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。近年來，用鈉離子電池代替鋰離子電池的研究引起了人們的廣泛關(guān)注。與鋰相比，鈉具有資源儲量豐富、價格低廉等優(yōu)點，鈉離子電池被認(rèn)為是發(fā)展新能源、實現(xiàn)規(guī)模化儲能極具潛力的二次電池。
北京大學(xué)深圳研究生院新材料學(xué)院潘鋒教授團隊在對新型二維材料Fe3(PO4)2?8H2O的研究中（Nano Energy，2015，18，187-195.），通過實驗和理論計算，實現(xiàn)了單層/雙層Fe3(PO4)2?8H2O的可控制備，并全面揭示了這種新型二維材料的形成機理。最近，他們在之前研究基礎(chǔ)上，將這種二維材料應(yīng)用在鈉離子電池中，獲得了超長循環(huán)壽命和極高的倍率性能的鈉離子電池。
新型二維材料的形成機理
這種新型二維材料與碳黑球磨后，實現(xiàn)二維材料包覆碳黑的包覆結(jié)構(gòu)，這種包覆結(jié)構(gòu)既發(fā)揮了二維材料擴散路徑短、離子擴散快的優(yōu)點，又提高了體系的導(dǎo)電性。用這種包覆結(jié)構(gòu)做正極材料展現(xiàn)出優(yōu)異的電池性能，0.1C容量可以達到169mAh/g，在10C下循環(huán)1000次容量仍能保持92.3%以上，以及10C大倍率充放電時仍有77mAh/g的容量。更有趣的是，在這種二維材料的充放電中，發(fā)現(xiàn)了10-15nm的NaFePO4納米晶體。該研究成果發(fā)表在中科院SCI分區(qū)工程類一區(qū)雜志Journal of Materials Chemistry A（DOI: 10.1039/C6TA00454G）上。
2014級直博生劉同超是該文章的第一作者，該工作的合作者還包括新材料學(xué)院兼職教授、北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院陳繼濤教授等。該項工作得到了廣東省引進科技創(chuàng)新團隊項目及深圳市科技創(chuàng)新基礎(chǔ)項目等基金的支持。
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