中國儲能網訊：近日，中國科學院深圳先進技術研究院集成所功能薄膜材料研究中心研究員唐永炳及其研究團隊成功研發(fā)出了一種新型高性能、低成本的鈉型雙離子電池，有望代替現有鋰離子技術并實現產業(yè)化。相關研究成果A Novel Tin-Graphite Dual-Ion Battery Based on Sodium-Ion Electrolyte with High Energy Density(《一種新型錫-石墨鈉型高能量密度雙離子電池》)已在線發(fā)表于國際期刊《先進能源材料》(Advanced Energy Materials，DOI: 10.1002/aenm.201601963)，并申請1項國際發(fā)明專利(PCT/CN2016/081309)。
鋰離子電池已廣泛應用于便攜式電子設備、儲能設備等領域。但隨著鋰離子電池逐漸應用于智能手機、電動汽車等領域，鋰的需求量逐年快速增長，而鋰的全球儲量十分有限，且分布不均，造成原材料價格上漲迅猛，嚴重制約了我國低成本、高性能儲能器件領域的快速發(fā)展。鈉元素由于具有和鋰相似的物理化學性質，且其儲量豐富，成本低廉，使得基于鈉離子的二次電池體系受到廣泛關注。
結合鈉離子與雙離子電池的綜合優(yōu)點，唐永炳及其團隊成員圣茂華、張帆、季必發(fā)等人成功研發(fā)出一種全新的基于鈉離子電解液的新型高性能、低成本錫-石墨雙離子電池。該電池直接采用錫箔同時作為電池負極和集流體，石墨作為正極;電解液采用廉價易得的六氟磷酸鈉作為鈉鹽電解質溶于有機溶劑中。該新型電池具有超出預期的能量密度和較長的循環(huán)壽命，并且大幅降低了電池的生產成本。該新型電池的反應機理為：充電時，電解液中的鈉離子運動到錫箔負極表面，形成鈉錫合金，同時六氟磷酸根插層到正極石墨中;放電時，負極上的鈉錫合金脫鈉，同時正極石墨中的六氟磷酸根脫嵌回到電解液中。研究結果表明，該新型鈉離子雙離子電池在2C倍率下充放電循環(huán)400圈后，仍保持94%的容量;且能量密度可達到144Wh/kg，高于現有傳統(tǒng)鋰離子電池能量密度。該研究成果具有巨大的產業(yè)化前景，并有望代替現有傳統(tǒng)鋰離子電池技術。
該項研究得到了廣東省創(chuàng)新科研團隊、廣東省科技計劃項目、深圳市科技計劃項目和國家自然科學基金等項目的資助。
