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KAIST提出以硫化銅為電極材料 助推鈉離子電池商業化

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時間:1900/1/1 0:00:00

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(圖片來源:KAIST官網)自推出以來,鋰離子電池(LIBs)已廣泛應用于各種電化學儲能應用,包括移動設備、電動汽車和儲能系統(Esss),成為最受歡迎的可充電電池類型之一。但隨著需求的增加,其價格在過去幾年也有所上漲。由于其高自然儲量、低成本和類似于鋰的化學性質,鈉離子電池(SIBs)有望成為鋰離子電池的替代品。人們對SIB電池越來越感興趣,但由于缺乏合適的電極材料,SIB電池的商業化還遠未實現。據國外媒體報道,韓國高級科學技術研究院(KAIST)的研究人員提出了一種新策略,使用硫化銅作為電極材料,以延長鈉離子電池的可回收性。使用該材料可以促進SIB電池的高性能轉化反應,有望實現SIB電池的商業化。由Jong Min Yuk教授領導的研究小組證實了使用硫化銅來穩定鈉儲存機制。硫化銅是一種優良的電極材料。由于其獨特的抗粉化和轉化反應機理,它具有高容量、高速度和長循環的循環能力,從而促進容量恢復。研究結果表明,使用硫化銅時,鈉離子電池每天充電一次,使用壽命在5年以上。此外,硫化銅富含銅和硫等天然材料,因此比使用鋰和鈷的鋰離子電池更具成本競爭力。

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鋰離子電池使用石墨等夾層材料作為負極。由于插層間距不足,這些材料不能儲存大量的鈉。因此,人們開始探索轉化和合金化反應材料,以滿足負極的高容量要求。但是,與插入反應不同,在轉化和合金化反應過程中,材料的體積膨脹通常很大,晶體可能會突然發生變化,從而損壞活性材料,導致嚴重的容量下降。研究小組發現,在轉化反應中,半共格相界面和晶界在實現抗粉化轉化反應和容量恢復方面起著關鍵作用。硫化銅經歷漸進的晶體變化,形成半共格界面,最終防止顆粒破碎。基于這種獨特的機理,研究人員已經證實,硫化銅無論其尺寸和形貌如何,都具有高容量和高循環穩定性。Yuk教授說,“使用硫化銅可以促進鈉離子電池的發展,有助于開發低成本的儲能系統,并解決細粉塵的問題。”

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