高能量密度钠离子电池负极制备技术
- 成果编号
- 38211
- 完成单位
- 中国矿业大学
- 完成时间
- 2022年
- 成熟程度
- 试生产阶段
- 价格
- 面议
- 单位类别
- 211系统院所
科技计划 | 成果形式 |
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省部级: |
新技术、新工艺、新产品、新材料 |
合作方式 | 参加活动 |
技术转让、技术开发、技术咨询、技术服务 |
2023年高校院所走进镇江产学研合作对接活动 第二届江苏产学研合作对接大会 2023年高校院所服务苏北五市产学研合作对接活动 |
专利情况 | |
未申请专利 |
综合介绍 |
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针对钠离子电池界面离子传输动力学迟缓、循环稳定性较差等关键技术瓶颈,从复合钠离子电池负极材料的结构特性出发,对其进行组分、微-纳结构、电极/电解液界面特性调控与优化,构筑三维多孔结构扩充电化学活性位点,缓解电化学过程中电极结构的塌陷,延长循环寿命;耦合高电导率载体与低电位高比能第二相,提高电池能量密度;实现赝电容与电池电化学行为协同储钠,加速氧化还原反应动力学,改善电极大倍率充放电能力。 |
创新要点 |
1. 构筑新型纳米多孔复合电极,通过构建分级孔道结构及表面改性等策略增加电极有效表面,构建多维离子迁移通道,改善钠离子传输动力学特性。 2. 对电极组分和微-纳结构进行设计优化,深入研究其储钠机理,构筑电池-赝电容协同储钠,提升能量密度,改善大倍率充放电性能。 3. 对电极/电解液界面化学特性进行合理调配,解决其在电化学过程中的构效保持问题,提出电极与界面结构演化与电池优化机制。 |
技术指标 |
构筑三维多孔 NiCoP/Ti3C2 复合材料,在 1 A g-1的大电流密度下进行 2000 次循环,稳定提供 261.7 mAh g-1 的比容量,长循环稳定性和倍率性能获得显著改善。基于表面修饰策略构筑 NiCu 双金属团簇修饰 Ti3C2 纳米片,在 100 mA g-1电流密度下展现 318.6 mAh g-1 的放电比容量,100 次循环后容量保持率为 97.9%,库伦效率显著提升。 |
其他说明 |
钠资源在地壳中储量丰富,分布广泛,且具有与锂相似的物理化学性质和存储机制,非常适合应用于电动汽车、通讯基站、数据中心等储能领域。因此,发展室温钠离子电池储能技术具有重要的经济价值和战略意义。 Ti3C2MXene 作为新型二维插层型储钠材料,能量密度相比传统碳材料显著提升,可满足储能设备对小体积、大容量、快速充放电的要求。团队针对钠离子电池在应用中面临动力学迟缓、体积效应严重、结构稳定性差等关键瓶颈,基于 MXene 结构特性,对负极材料进行定向优化。使用简单的 NaOH 诱导策略构筑的三维多孔 NiCoP/Ti3C2 复合材料,具有电池-赝电容协同储钠机制,电池续航能力和长循环寿命显著提升。使用 Lewis 酸性熔融盐刻蚀策略,成功制备无氟 MXene,实现电极的绿色制备过程,金属表面修饰策略优化了钠离子在电极表面的吸附结构,利于离子从电极中快速脱出,提高库伦效率。 通过对电极材料的定向结构设计以及电池结构间的优化匹配,构建高容量、长循环寿命和高安全性钠离子电池,推动其在大规模储能领域的广泛应用。 |
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