北航在钠离子电池研究方面取得新进展
2016-03-24
由于锂资源在全球范围内逐渐减少,下一代便携电子设备将可能采用元素廉价、无毒且储量丰富的钠离子电池供电。近日,我校化学与环境学院卓越百人王华副教授、郭林教授及其研究团队在绿色、可再生、环保型钠离子电池,超快速充电、超长循环寿命钠离子电池方面取得了新进展。

针对当前废旧电池带来的环境污染问题,该课题组首次将绿色环保、可再生,可从废弃核桃皮中直接提取的核桃醌分子,通过原位氧化还原和自组装方式,与导电石墨烯在铜箔上直接构成一种新型的复合电极。这种电极不仅能大小可控制备,而且能在各种微电极,例如硬币上图案化制备,为将来精确制备微电子供电器件提供一种选择。基于该绿色电极的单个钠离子全电池,就能驱动一个小型风扇,展示了潜在的应用前景。相关成果于近期发表在材料领域权威期刊《Advanced Materials》上[1]。(Adv. Mater., 2015, 27, 2348-2354.)



图 1 (a)通过π-π共轭作用复合的胡桃醌/石墨烯电极脱嵌钠机理示意图;(b) 以人民币硬币为基底生长的胡桃醌/石墨烯复合薄膜;(c)铝塑膜软包的锂离子全电池带动风扇工作

此外,该课题组近日制备出了能在6分钟内实现快速充电的钠离子电池,在循环10000次后,该电池能保持89.3%初始容量,该性能是目前报道的关于钠离子电池超快循环性能最好的结果之一。按照实际应用中,每天充电一次的假设,其寿命至少有20年。相关成果于近期在线发表在纳米领域重要期刊《Small》上[2],并很快被知名学术网站Materials Views约稿,即将作为近期材料领域研究亮点进行专题报道。 (Small, 2015, 11, DOI: 10.1002/smll.201500144.)



图 2 超长寿命C/NTP-RT钠离子电池高倍率充放电循环

王华,化学与环境学院,副教授,卓越百人,E-mail:wanghua8651@buaa.edu.cn

参考文献
[1] H. Wang, P. F. Hu, J. Yang, G. M. Gong, L. Guo*, X. D. Chen, “Renewable Juglone Based High Performance Sodium-Ion Battery” Adv. Mater. 27, 2348 (2015).
[2] J. Yang, H. Wang*, P. F. Hu, J. J. Qi, L. Guo*, L. H. Wang, “A High-Rate and Ultralong-Life Sodium-Ion Battery Based on NaTi2(PO4)3 Nanocubes with Synergistic Coating of Carbon & Rutile TiO2” Small 11, doi: 10.1002/small.201500144.