该项研究得到了广东省创新科研团队、广东省科技计划项目、深圳市科技计划项目和国家自然科学基金等项目的资助。相关研究成果"A Novel Tin-Graphite Dual-Ion Battery Based on Sodium-Ion Electrolyte with High Energy Density"(一种新型锡-石墨钠型高能量密度双离子电池)已在线发表于国际顶尖能源材料期刊Advanced Energy Materials(DOI: 10.1002/aenm.201601963,IF=15.23)上,并申请1项国际发明专利(PCT/CN2016/081309)。

锂离子电池已广泛应用于便携式电子设备、储能设备等领域。但随着锂离子电池逐渐应用于智能手机、电动汽车等领域, 锂的需求量逐年快速增长,而锂的全球储量有十分有限,且分布不均,造成原材料价格上涨迅猛,严重制约了我国低成本、高性能储能器件领域的快速发展。钠元素由于具有和锂相似的物理化学性质,且其储量丰富,成本低廉,使得基于钠离子的二次电池体系受到广泛关注。 20170113-WO-1 结合钠离子与双离子电池的综合优点,唐永炳研究员及其团队成员圣茂华、张帆、季必发等人成功研发出一种全新的基于钠离子电解液的新型高性能、低成本锡-石墨双离子电池。该电池直接采用锡箔同时作为电池负极和集流体,石墨作为正极;电解液采用廉价易得的六氟磷酸钠作为钠盐电解质溶于有机溶剂中。该新型电池具有超出预期的能量密度和较长的循环寿命,并且大幅降低了电池的生产成本。该新型电池的反应机理为:充电时,电解液中的钠离子运动到锡箔负极表面,形成钠锡合金,同时六氟磷酸根插层到正极石墨中;放电时,负极上的钠锡合金脱钠,同时正极石墨中的六氟磷酸根脱嵌回到电解液中。

研究结果表明,该新型钠离子双离子电池在2C倍率下充放电循环400圈后,仍保持94%的容量;且能量密度可达到144Wh/kg,高于现有传统锂离子电池能量密度。该研究成果具有巨大的产业化前景,并有望代替现有传统锂离子电池技术。

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