利用硬碳成功打造極高能量密度之鈉離子電池

 

刊登日期:2023/12/19
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東京理科大學與物質材料研究機構(NIMS)成功地合成出一項可提高鈉離子電池等電池之能量密度的硬碳負極。由於石墨不能利用於鈉離子電池的負極,一般以硬碳(非石墨化碳)做為替代材料。硬碳透過在其內部堆疊石墨烯並允許鈉離子利用間隙中的微孔自由進出而發揮負極的作用。因此為了提高硬碳的容量,即有必要將此孔洞結構予以最佳化。

在東京理科大學過去的研究中,已有利用MgO做為模具合成出高容量硬碳的成果。此次則使用與Mg具有相似性能,以含有Zn、Ca的鹽做為起始材料進行模具合成,且對於每項物質,透過系統地改變葡萄糖、葡萄糖酸鹽、乙酸鹽的組成比例,藉此合成硬碳並予以最佳化。實驗結果顯示,以ZnO為模具的硬碳在以葡萄糖酸鋅與醋酸鋅的原料組成比為75:25進行合成的狀態下,表現出可逆容量464 mAh/g與初始庫倫效率91.7%的優異性能。

此外,使用此負極材料製作出鈉離子電池並進行測量後,確認其表現出可與鋰離子電池匹敵之312 Wh/kg的極高能量密度。另利用於鉀離子電池也表現出381 mAh/g的高能量密度。此次的研究成果將可望促進具有高能量密度之鈉離子、鉀離子電池的開發,據以實現不使用稀有元素的次世代電池。


資料來源: https://www.tus.ac.jp/today/archive/20231113_2535.html
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