KAIST提出以硫化銅為電極材料 助推鈉離子電池商業化

2020-11-24 蓋世汽車網

（圖源：KAIST官網）

蓋世汽車訊 鋰離子電池（LIBs）自面市以來，已被廣泛應用於各種電化學儲能應用，包括行動裝置、電動汽車和儲能系統（Ess），是最受歡迎的可充電電池類型之一。但是，隨著需求的增加，其價格在過去幾年也有所上漲。 由於鈉的天然儲量高、成本低，而且化學性質與鋰相似，因此，鈉離子電池（SIBs）有望成為鋰離子電池的替代品。人們對SIB電池越來越感興趣，但是，由於缺乏合適的電極材料，SIB電池的商業化還遠末實現。

據外媒報導，韓國高級科學技術研究院（KAIST）的研究人員提出新策略，以硫化銅為電極材料，延長鈉離子電池可循環性。使用這種材料，可以促進SIB電池的高性能轉換反應，並有望實現SIB電池的商業化。 

Jong Min Yuk教授領導的團隊證實了利用硫化銅穩定鈉儲存機制。硫化銅是一種優良的電極材料，因其獨特的耐粉碎轉化反應機理，具有高容量、高速率和長周期循環能力，從而促進容量恢復。研究結果表明，使用硫化銅時，鈉離子電池每天充電一次，使用壽命可達5年以上。而且，硫化銅含有豐富的銅和硫等天然材料，比鋰離子電池具有更好的成本競爭力，鋰離子電池使用的是鋰和鈷。

鋰離子電池採用石墨等插層材料作為負極，由於插層間距不足，這些材料無法大量存儲鈉。因此，人們開始探索轉化和合金化反應型材料，以滿足負極部分的高容量需求。然而，與插入反應不同，在轉化和合金化反應中，材料的體積膨脹通常較大，而且晶體會突然發生變化，進而破壞活性物質，導致容量嚴重退化。

研究團隊發現，在轉化反應中，對於實現耐粉碎轉化反應和容量恢復，半共格相界面（semi-coherent phase interface）和晶界起到關鍵作用。硫化銅通過漸進性的晶體變化，生成半共格相界面，最終阻止顆粒的粉碎。基於這一獨特的機理，研究人員證實，無論大小和形態如何，硫化銅都具有高容量和高循環穩定性。Yuk教授表示：「使用硫化銅，可以促進鈉離子電池的發展，有助於開發低成本儲能系統，並解決微塵問題。」

 


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