使用硫化銅的高性能鈉離子電池

研究人員提出了一種使用硫化銅作為電極材料來延長鈉離子電池循環(huán)性的新策略。這種策略導(dǎo)致了高性能的轉(zhuǎn)換反應(yīng)，并有望推動鈉離子電池的商業(yè)化，因為它們是鋰離子電池的替代品。

Jong Min Yuk教授的團(tuán)隊使用硫化銅確認(rèn)了穩(wěn)定的鈉儲存機制，硫化銅是一種耐粉碎的優(yōu)質(zhì)電極材料，可以提高容量。他們的研究結(jié)果表明，當(dāng)使用硫化銅時，鈉離子電池的使用壽命將超過五年，每天一次充電。更好的是，由銅和硫等豐富的天然材料組成的硫化銅比使用鋰和鈷的鋰離子電池具有更好的成本競爭力。

用作鋰離子電池中的商業(yè)化陽極材料的插入型材料如石墨由于其層間距不足而不能用于高容量鈉儲存。因此，已經(jīng)探索了轉(zhuǎn)化和合金化反應(yīng)型材料以滿足陽極部分中更高的容量。然而，這些材料通常會引起大體積膨脹和突然的晶體學(xué)變化，這導(dǎo)致嚴(yán)重的容量降低。

該團(tuán)隊證實，轉(zhuǎn)化反應(yīng)中的半相干相界面和晶界分別在實現(xiàn)耐粉化轉(zhuǎn)化反應(yīng)和容量恢復(fù)方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用。

大多數(shù)轉(zhuǎn)化和合金化反應(yīng)型電池材料通常由于在反應(yīng)之前和之后具有完全不同的晶體結(jié)構(gòu)和大的體積膨脹而經(jīng)歷嚴(yán)重的容量降低。然而，硫化銅經(jīng)歷逐漸的晶體學(xué)變化以形成半相干界面，這最終防止了顆粒的粉碎?；谶@種獨特的機理，該團(tuán)隊證實，硫化銅無論其尺寸和形態(tài)如何都具有高容量和高循環(huán)穩(wěn)定性。

Yuk教授說：“使用硫化銅的鈉離子電池可以推進(jìn)鈉離子電池的發(fā)展，這有助于低成本儲能系統(tǒng)的發(fā)展，并解決微塵問題”