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NASICON结构正极材料用于钠离子电池的研究进展

2019-09-09谷振一郭晋芝赵欣欣聂雪娇何晓燕吴兴隆

无机化学学报 2019年9期
关键词:结构

谷振一 郭晋芝 杨 洋 赵欣欣 杨 旭 聂雪娇 何晓燕 吴兴隆*,2,

(1伊犁师范大学化学与环境科学学院,伊宁 835100)

(2东北师范大学,紫外光发射材料与技术教育部重点实验室,长春 130024)

(3东北师范大学化学学院,动力电池国家地方联合工程实验室,长春 130024)

0 引 言

随着当今社会的可持续发展,可再生能源(如风能和太阳能等)将发挥越来越重要的作用。由于可再生能源的间歇性,先进储能技术将成为未来间歇式能源广泛应用的关键[1-5],其中,可充电的金属离子二次电池是一类最先进的能量储存装置,代表着高比能储能的发展方向[2,6]。为了制造性能更优的二次离子电池,科研人员已开发了各式各样的电极材料。就钠离子电池 (sodium-ion batteries,SIBs)正极材料而言,基本可分为密堆积型的金属氧化物(如层状过渡金属氧化物[7-13])和具有三维(3D)开放框架结构的聚阴离子材料[14-15]两大类。在具有3D开放框架的聚阴离子正极材料中,NASICON(Na Superionic Conductor,钠超离子导体)结构的正极材料表现出离子电导率高、结构稳定和晶体结构选择性广等多个方面的优势,引起了研究者们的广泛关注。

NASICON结构通常可以分为单阴离子和双阴离子2种结构。单阴离子的NASICON结构通常可用通式 AxMM′(XO4)3(其中,A=Li,Na,K,Mg,Ca;M 或M′=Fe,V,Ti,Zr,Sc,Mn,Nb,In;X=S,P,Si,As)表示。在该结构中,1个MO6或M′O6八面体与3个 XO4四面体通过共顶点的方式相连,构成一个基本结构单元,并且每个结构单元与其他6个结构单元相连接,形成了1个可以容纳0~5个碱金属离子的较大空隙,其中阳离子的个数主要取决于M/M′过渡金属的氧化态以及X元素的种类。……

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