近日，東京理科大學發表與物質材料研究機構、岡山大學共同開發了一項適用於超高容量鈉離子電池之碳負極材料。
據悉，他們所研發的是一種新型「硬碳」（非石墨化活性碳NongraphitizingCarbon）材料，它具有資源量豐富、可逆容量、作用電位、循環壽命等特性均衡等特點，被視為是具有發展前景之鈉離子電池負極材料。東京理科大學曾利用葡萄糖酸鎂（Mg(C6H11O7)2）與葡萄糖（Glucose）的混合物，予以加熱後形成氧化鎂（MgO）粒子，並利用以此做為鑄型的合成方法，成功地合成出新硬碳材料，且容量大幅超越既有碳負極材料。
此次研究團隊進一步實施最大限度提升可逆容量之合成條件與電氣化學特性的研究，結果顯示以600℃對混合物進行前處理加熱，生成的碳基（CarbonMatrix）中形成了奈米大小的氧化鎂粒子，再以鹽酸進行洗淨、以1500℃高溫熱處理之後，即合成出具有大量納米尺寸空孔的硬炭。
鈉離子電池的碳負極材料容量通常為300~350mAh/g左右，以新開發的硬碳作為負極的鈉離子電池則呈現478mAh/g的高可逆容量。此外，初次充放電的庫倫效率（CoulombicEfficiency）也顯示出88%的高數值。
合成硬碳和先前報導的負極材料的工作電勢、容量和能量密度的比較
一般做為鋰離子電池負極材料的石墨，其理論容量為372mAh/g；與石墨相比，新開發的硬碳可說是擁有相當的高容量。假設採用相同容量與電位之正極的狀況下，與使用石墨的鋰離子電池相比，鈉離子電池的能量密度最大可提升19%。
東京理科大學的研究人員認為，利用這種新負極材料可促進高能量鈉離子電池的開發，若能進一步開發出正極的電解質，便有希望實現性能凌駕於鋰離子電池的鈉離子電池。
來源：材料世界網
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