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科技要素 |
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| 水系钠离子电池安全性高，钠储量丰富，原材料价格便宜，非常适用于大型基站和电网储能。然而，现有的钠离子正极材料如Na0.44MnO2，容量低仅有40 mAh g-1，负极材料磷酸钛钠导电性差，导致其容量衰减严重；此外由于水的电压窗口低使得电池的输出电压低。针对此问题，我们在前期工作中提出NaMnO2 作为正极材料具有60 mAh g-1 的容量，和碳包覆磷酸钛钠负极材料组成全电池在5 C 的放电倍率下，循环500次容量保留75%。该工作发表在一区杂志《材料化学杂志A》上（Journal of Materials Chemistry A, 2015, 3(4) 1400）。此外，通过溶胶凝胶法制备石墨烯包覆磷酸钛钠负极材料具有长循环稳定性，发表在一区电化学权威杂志上（Journal of The Electrochemical Society, 2014, 161, A1181-A1187.）。另外通过向水电解液中加入乙二醇等有机溶剂提高了全电池的输出电压，该工作申请了国家发明专利（专利申请号：201410625085.2）。在此基础上，我们拟通过调节锰基氧化物中钠离子的含量和结晶水的含量以提高正极材料容量；通过掺杂或原位包覆碳的方法制备高导电性、长循环寿命的磷酸钛钠负极材料。同时通过向电解液中添加乙二醇、乙醇、酯等有机溶剂形成混合电解液体系，进一步提高全电池输出电压以提高能量密度。本项目的开展可以提高水系钠离子电池的能量密度，并有望在太阳能路灯领域率先实现应用。 |
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