夏晖教授与中外团队合作,使低成本钠离子电池有望取代锂离子电池

2019-10-08      286 次浏览

锂离子电池应用越来越贴近百姓生活,但地球上锂资源十分有限,且开采成本高。开发一种替代电池成为各国科学家努力的重要方向。南京理工大学夏晖教授与中外团队合作,首创结构设计和调控方法,在锰基正极材料研究方面取得重要进展,使低成本钠离子电池有望取代锂离子电池,相关成果发表在最新一期《自然·通讯》上。


钠资源丰富,开采费用仅为锂的百分之一,因而钠离子电池的研发成为科研人员争相“开垦”的领域。而层状结构的锰酸钠正极材料具有理论容量高、价格低廉及来源广泛等优点,使之成为钠离子电池正极材料的热门研究对象。


但由于锰酸钠正极材料的层间距狭窄,充放电过程中,半径较大的钠离子在层间迁移时,会“挤坏”正极材料的结构,成为制约钠离子电池研发的关键难点。除层间距外,影响钠离子电池性能的另一重要因素为层状结构中的钠离子含量。不少科研人员尝试通过各种方法制备出了不同层状结构的锰酸钠,但性能指标难以满足实际应用需求。


夏晖教授团队首创结构设计和调控方法,与中科院物理所谷林研究员及美国加州大学圣地亚哥分校孟颖教授合作,在水钠锰矿层状结构的基础上,成功制备出兼具大层间距与高钠离子含量的层状纳米正极材料。


这种正极材料制成的电极比容量达到211.9毫安时每克,而目前市面上流通的锂电池正极材料比容量约为140毫安时每克。充放电过程中,这种正极材料结构稳定无相变,体积变化仅为2%,循环充放电1000次后,比容量保持率高达94.6%,而电池行业一般的比容量保持率标准约为80%。


关于夏晖教授


夏晖,于2000年和2003年分别获得北京科技大学无机非金属材料专业的本科和硕士学位。于2007年在新加坡国立大学,新加坡麻省理工学术联盟(Singapore-MITAlliance),微系统用先进材料专业获得博士学位。博士师从新加坡国立大学机械工程系吕力(LiLu)教授和美国麻省理工大学材料科学与工程系GerbrandCeder教授。博士毕业后在新加坡国立大学机械工程系从事博士后研究工作至2011年。于2011年初被引进到南京理工大学材料科学与工程学院。攻读博士学位以来,一直从事有关能源存储材料及器件的研究,研究对象主要包括二次锂离子电池及超级电容器。到目前为止在AdvancedMaterials,NPGAsiaMaterials,AdvancedFunctionalMaterials,NanoEnergy,ACSNano等国际SCI收录期刊上发表论文100余篇,文章被引用3000余次,H-index29。主持国家自然科学基金,江苏省自然科学基金等科研项目。2012年江苏省“创新团队”朱运田团队核心成员。2012年加盟南京理工大学格莱特纳米科技研究所(HerbertGleiterInstituteofNanoscience)。


相关文章

推荐品类

为您推荐