中山大学研发梯度钠锡合金 突破传统钠电极材料寿命与能量密度瓶颈

中山大学研究团队针对传统钠电池钠离子消耗和负极枝晶生长的问题,通过利用乙醇锡[Sn(EtO)2]原位化学置换反应,构建了梯度锡钠合金/金属钠双层负极(GNS/Na)。上层为梯度钠锡合金,作为缓冲层引导钠离子均匀沉积,从而避免钠枝晶生成;下层金属钠作为动态钠离子补偿体,既可维持上层梯度合金相的结构稳定性,同时缓解循环中活性钠的消耗。 该创新结构的性能表现有着显著优势。在对称电池中,该阳极在中等电流下可稳定运行超过12,000小时,在高电流下可运行 7,000 小时,远超纯钠电极的寿命。匹配磷酸钒钠(NVP)正极的全电池,在实际应用的高负载条件下能量密度达到约200 Wh/kg,与磷酸铁锂电池相当,且在循环1,000次后容量保持率仍超过75%。 虽然其表现低于NMC等高能量锂离子电池的220–280 Wh/kg,但在高负载下的长循环寿命标志着钠金属方向的快速进步,展现了其在大规模储能领域的应用潜力。

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