中國科學家發現鈉離子電池陽極複合材料的批量製備方法

鈉電池中的花狀納米結構

鈉離子電池（SIB）是廉價和可持續電池技術中的熱門產品，但是其有一個反覆出現的問題：陽極不穩定。 中國的一個科學家團隊現在報道了一種亞微米尺寸的結構化陽極複合材料的製備方法，這種材料可以適應大的體積變化。其在《歐洲無機化學期刊》上發表的一項研究表明， 硫化銻電極很容易製備，並且具有優異的容量和循環性能。

與鋰離子電池（LIB）相比，鈉離子電池依賴於常見且可持續的原材料。 鈉離子電池尚未被廣泛應用的主要原因之一就是不穩定性：大的鈉離子不能像鋰離子一樣輕易地集成在電極中，在放電/充電過程中引起結構產生明顯的膨脹和收縮。這個問題特別是在較長的循環周期內簡單粉碎的陽極。 只有解決這個問題，才能開發出真正可行的鈉離子電池。現在，來自中國濟南齊魯科技大學的Guangda Li和他的同事們將微型和納米結構的材料與最先進的電池化學結合在了一起。他們組裝了一種陽極複合材料，通過它的花狀亞微觀結構，可以減輕劇烈的體積變化，同時顯示出更好的導電性和容量。 此外，他們報道說，這種複合材料很容易製備。

銻，或者更好的硫化銻，對於鈉離子電池來說，是極具吸引力的陽極材料。它們具有非常高的理論比容量是由於在放電時結構中摻入約三倍銻粒子的鈉原子（在電池中稱為鈉化），而後硫化銻首先形成硫化鈉，再形成銻合金。 為了減少大體積變化的影響，已經提出把尺寸微結構化至納米材料和散裝材料之間。 在這方面，濟南科學家製備了直徑為2-3微米的硫化銻球形顆粒。 仔細觀察發現，其表面是由許多薄片組成的，這些薄片一起生長形成花狀結構。 這種「花束」可以有效緩衝體積的變化，但其電導率和擴散路徑對於電池應用來說仍然太低。

因此，作者用聚吡咯聚合物製成的碳層對其塗覆。 他們解釋說：「PPy塗層不僅可以作為結構穩定劑，還可以增強硫化銻亞微球的導電性。」 最終的複合材料具有明確的形狀並且能滿足高性能陽極的技術要求。 作者還強調，他們的製備方法是簡單的的溶膠 - 凝膠技術，從醋酸銻開始（不會在最終產品中留下有害的氯化物）與順利進行的聚合/塗布步驟相結合。

這項工作標誌著鈉離子電池技術的最新進展。 它表明，納米工程技術與電池電化學相結合可能使產品可以補充或取代當前的鋰離子技術。

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