石墨烯-磷混合负极将提升钠离子电池的性能
2015-9-11 来源： 作者：
国外国防科技文献资料快报[据化学世界网2015年9月7日报道]美国研究人员证实一种由石墨烯和磷组成的多层材料能使钠离子电池更加稳定、导电率更高，正极可容纳更多钠离子。研究人员认为该材料具有工业化生产前景，可使钠离子电池更广泛地应用于大容量储能。
锂离子电池由于具有高的充电容量，已经彻底改变了便携式电源。但是，高成本和地缘政治不安全性（大多数容易开采的盐类是在智利和玻利维亚等国家）是锂离子电池面临的问题之一。钠来源广泛，成本比锂便宜90%，具有更显著的潜在吸引力。然而，钠离子更难嵌入到电极材料中。锂离子电池一般采用石墨电极，锂离子嵌入到石墨电极中。石墨的层间距仅1.86埃，而钠离子为2.02埃，大于石墨层间距，因此石墨难以用于钠离子电池。
钠离子电池负极的一个替代方案是采用黑磷，其层间距为3.08埃，生成磷化钠时的理论放电容量为2596毫安时/克。但是，钠离子移动至磷负极时会发生较大的体积膨胀，导致系统不稳定。在本次研究中，斯坦福大学开发了一种由磷和石墨烯穿插构成的纳米结构混合物。石墨烯层可为磷提供额外的弹性缓冲，使充放电更迅速。磷和石墨烯都可通过液相剥离制备，即先将两种物质形成悬浊液，后将溶剂挥发即可自组装形成穿插结构。
这种新材料的初始放电容量为1178毫安时/克（理论值的84%），经历100次充放电循环后还能维持83%的放电容量。研究人员未来将进一步提高充放电次数，若能提高到3000次，则该技术将可能用于大规模军用储能。（中国船舶信息中心）
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