自推出以来,锂离子电池已广泛应用于各种电化学储能应用,包括移动设备、电动汽车和储能系统,使其成为最受欢迎的可充电电池类型之一。然而,随着需求的增加,其价格在过去几年中也有所上涨。由于钠离子电池的天然储量高,成本低,化学性质与锂类似,因此有望成为锂离子电池的替代品。人们对SIB电池越来越感兴趣,但由于缺乏合适的电极材料,SIB电池的商业化远未实现。据外媒报道,韩国高等科学技术研究院的研究人员提出了一种新策略,将硫化铜用作电极材料,以延长钠离子电池的可回收性。该材料的使用可以促进SIB电池的高性能转化反应,有望实现SIB电池商业化。由Jong Min Yuk教授领导的团队已经证实了使用硫化铜来稳定钠的储存机制。硫化铜是一种优异的电极材料,由于其独特的抗破碎转化反应机理,具有高容量、高速度和长循环循环能力,从而促进容量回收。研究结果表明,使用硫化铜时,钠离子电池每天可以充电一次,使用寿命超过5年。此外,硫化铜含有丰富的铜和硫等天然材料,比使用锂和钴的锂离子电池更具成本效益。
锂离子电池使用石墨等嵌入材料作为负极,但由于嵌入间距不足,这些材料无法储存大量的钠。因此,人们开始探索转化和合金化反应材料,以满足负极的高容量要求。然而,与插入反应不同的是,在转化和合金化反应中,材料的体积膨胀通常较大,晶体会突然发生变化,从而损坏活性物质,导致容量严重退化。研究团队发现,在转化反应中,半相干相界面和晶界在实现抗破碎转化反应和产能回收方面发挥着至关重要的作用。硫化铜经历渐进的晶体变化,形成半相干界面,最终防止颗粒破碎。基于这一独特的机制,研究人员已经证实,硫化铜无论大小和形态如何,都具有高容量和高循环稳定性。Yuk教授说:“硫化铜的使用可以促进钠离子电池的发展,有助于开发低成本的储能系统,并解决微尘问题
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