科學家室溫條件下一步合成鈉離子電池材料

中國科學院過程工程研究所綠色化工研究部副研究員趙君梅團隊研發(fā)了一種聚陰離子化合物低成本便利的室溫可控技術(shù)，并首次合成了鈉離子電池高電壓正極材料氟磷酸釩鈉。該材料未經(jīng)過任何的后處理即具有優(yōu)異的倍率性能和長循環(huán)性能，可以說有關(guān)氟磷酸釩鈉的實驗室研究目前已達到國際領(lǐng)先水平。研究成果近期發(fā)表于《細胞》出版社能源旗艦期刊《焦耳》。

鑒于鋰資源價格昂貴、地質(zhì)儲量有限等劣勢對鋰離子未來發(fā)展的限制，與鋰離子電池具有相似工作原理的鈉離子電池被寄予厚望。一類重要的鈉離子電池正極材料聚陰離子化合物氟磷酸釩鈉的規(guī)?；统杀局苽洌谥萍s其商業(yè)化進程。這類材料具有高達480 W·h/kg的能量密度，如果氟磷酸釩鈉能夠工業(yè)化應用，全電池的能量密度可以和鋰離子電池相媲美。該材料自1999年由法國科學家J.M. Le Meins首次報道以來，一直沿用的是高溫固相的合成方法，高能耗導致了該材料的高成本。

趙君梅團隊長期致力于氟磷酸釩鈉的低能耗綠色合成。最近，在對氟磷酸釩鈉進行了一系列水熱/溶劑熱合成方法系統(tǒng)研究之后，他們進一步提出以釩渣萃取提釩得到的偏釩酸鈉溶液為釩的原料，直接制備氟磷酸釩鈉，開發(fā)了一種便利的室溫可控制備技術(shù)，這將使該材料的生產(chǎn)成本大大降低。

通過這一方法獲得的氟磷酸釩鈉是一種具有多殼層微觀結(jié)構(gòu)的微球，其形成機制主要是基于原位生成的氣泡作為軟模板，且氣—液—固界面發(fā)生層層自組裝的結(jié)果。

這是首次報道室溫一步可控合成一種聚陰離子化合物，也是對正極材料的常規(guī)高溫固相法以及水熱合成法的挑戰(zhàn)。