石墨

钠离子电池的负极材料

发布时间:2023/11/1 17:26:03   

钠离子电池是由钠离子在正负极之间的嵌入和脱出实现电荷转移,属于“摇椅式电池”。

钠离子电池的正极材料通常有:层状氧化物、普鲁士蓝类、隧道型氧化物和聚阴离子型化合物等;

负极材料通常有五种类型:碳基材料、钛基材料、合金材料、有机化合物类和其他体系等,其中碳基材料的技术成熟度最高,资源丰富,有望率先实现产业化。

钠离子电池的负极材料一般具有较低的还原电势,起着负载和释放钠离子的重要作用:在充电时发生还原反应,放电时发生氧化反应。负极材料的效率直接影响电池整体的动力学性能,例如倍率性能、功率密度等。

常用的炭基材料主要包括石墨碳、非石墨碳两大类,其中非石墨类的硬碳是钠离子电池较为常用的负极材料。

石墨(包括天然石墨和人造石墨)已经广泛应用于锂离子电池,是研究最早的、商品化程度最好的负极材料,然而相对于Na+的离子半径而言,石墨的层间距显得过小,研究人员通过对石墨进行氧化处理后得到膨胀石墨,可以用作钠离子电池的负极材料。石墨种类主要包括石墨、乙炔黑、中间相碳微球、碳纤维和热解碳等。

非石墨类,主要包括硬碳(树脂碳、炭黑等)和软碳(焦炭、石墨化中间相碳微珠、碳纤维等)两大类,没有明显的面衍射峰,均为无定形结构,由石墨微晶和无定形区组成。

1)硬碳又称为难石墨化碳,由于具有较大的层间距和不规则结构,适合钠离子脱嵌而受到广泛

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