当前位置：首页 > 新技术 > 正文

研究人员首次合成阴极活性材料NaNi0.9Ti0.1O2 可提高钠离子电池的循环性能

盖世汽车钟群 2024-07-16 10:34:33

盖世汽车讯据外媒报道，松山湖材料实验室（Songshan Lake Materials Laboratory）研究人员通过提高NaNiO₂阴极的循环性能，在钠离子电池（SIB）技术方面取得重大进展。相关研究成果已发表在《材料展望》（Materials Futures）网络版上。

研究人员首次合成阴极活性材料NaNi0.9Ti0.1O2 可提高钠离子电池的循环性能

图片来源：KIT

研究人员首次成功合成了阴极活性材料NaNi_0.9Ti_0.1O₂，比容量达190mAh/g，因此成为高能量密度SIB应用的潜力材料。这一创新方法不仅提高了电池的稳定性，还推动了研究人员向更先进的储能解决方案迈进。

由于具有较高的理论比容量，NaNiO₂（NNO）作为O₃型钠离子电池材料在锂储能以外的应用领域具有巨大潜力。然而，大Na⁺离子的交换会导致严重的层间滑动和体积变化，从而降低循环性能。此外，Ni³⁺引起的Jahn-Teller畸变，即离子轨道周围电子排列不均匀，也会对长期循环性产生不利影响。解决这些问题则可以在不久的将来显著增强NNO的实际应用。

卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）的研究团队成功在NNO的Ni位点中引入了10mol%的Ti⁴⁺。这有助于在缺Na相中保持较大的层间距离，并通过降低Ni的平均氧化态来减轻Jahn-Teller效应。

尽管NaNi_0.9Ti_0.1O₂（NNTO）的循环性能相比NNO有了显著提高，但它仍然面临电池运行过程中体积变化大和高电位下不可逆晶格氧损失的问题。这些问题会导致结构不稳定和容量衰减。为了解决电化学机械降解/失效问题，可以在NNTO的Na和/或过渡金属位点引入掺杂剂。

通过结合物理和电化学表征技术，研究人员深入了解了NNTO容量衰减背后的潜在原因，为定制这种前景广阔的阴极活性材料提供了新的途径。这些发现有望对钠离子电池产生广泛影响，为高能量密度电化学储能应用提供新型材料。