前沿科技之纳米电极用于钠离子充电电池

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高效3V阴极用于可充电钠离子电池（sodium-ion batteries），现已开发出来，开发者是一些用户，来自阿贡国家实验室（Argonne National Laboratory）材料科学、化学科学与工程及X射线科学分部，也有的来自芝加哥大学（University of Chicago），合作者有纳米材料中心纳米生物界面组（Center for Nanoscale Materials NanoBio Interfaces Group）。因为接近理论容量，达250毫安时/克，优良的大电流放电能力（rate capability）和循环寿命，高能量和功率密度分别为760瓦时/公斤和1200瓦/公斤，这就使这些双层五氧化二钒（V 2O 5）系统可用于室温。
这种充电电池系统传输的离子不是锂，这就提供了一种替代方法，可取代锂离子电池，会大大扩展现有的储能市场，现有市场主要依赖锂离子技术。钠基电池特别具有吸引力：钠是一种廉价，无毒，丰富的元素，均匀分布在世界各地，因此，可理想地用作传导离子，用于充电电池。

钠离子吸收会诱导组织化的整体钒结构，同时呈现层间长程有序。钠脱出夹层后，这种长程有序也消失，而层内结构仍保存着。来源：阿贡国家实验室
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这个研究小组的方法是，要取得钠离子夹层，就要使用纳米材料，这种材料具有二维层状结构，可调层间距能适应很大的体积变化。对位和原位（Ex situ and in situ）同步特性研究表明，钠离子吸收会诱导组织化的整体钒（vanadia）结构，同时呈现层间长程有序（long-range order）。钠脱出夹层后，这种长程有序也消失，而层内结构仍保存着。因此，诱导排列纳米材料，在操作中（operando
）会取得尽可能高的电极容量，这是因为可优化平衡静电力。改进弹性和卓越的长期稳定性，这样，这种开放式框架结构就制成双层五氧化二钒，成为一种合适的正极材料，可用于高能量密度的钠充电电池。
更多信息：《纳米双层钒氧化物电极用于钠离子充电电池》（Nanostructured Bilayered Vanadium Oxide Electrodes for Rechargeable Sodium-Ion Batteries），发表在美国化学学会（ACS）《纳米》（Nano）杂志上。
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