SmartMat |研究论文:工作温度从- 70°C到130°C的高功率低成本钠离子电池

学术   科技   2024-09-27 09:30   天津  
SmartMat

精选文章

研究论文


文章信息

Zhi Li, Yu Zhang, Yonggang Wang. High-power and low-cost sodium-ion batteries with a wide operation temperature from −70°C to 130°C

SmartMat. 2023; 4:e1191.

https://doi.org/10.1002/smm2.1191

识别二维码或点击左下角“阅读原文”访问全文

1


文章简介




低成本钠离子电池(SIBs)是电网规模储能系统的有前途的候选者,并且要求SIB得有宽温度运行以适应极端天气。在这里,低成本SIB是由Na4Fe3(PO4)2P2O7(NFPP)阴极,天然石墨(NG)阳极和醚基电解质制成的。制备的NG//NFPP电池具有1000次循环的长寿命,5938 W/kg的高功率密度,10 A/g的卓越倍率性能和60%的高容量保留率。得益于NG阳极的溶剂共插过程和NFPP阴极的高Na+扩散率,NG//NFPP电池在-40°C下表现出优异的性能,甚至可以在-70°C的超低温下工作。此外,电解质的高沸点和电极材料的高热稳定性也使全电池的高温运行达到130°C。这项工作将指导宽温度SIB的设计。














2


图文导读





图 1. 半电池的电化学性能。(A) Na//NFPP和(D) Na//NG电池在200 mA/g下的恒流充放电曲线。(B) Na//NFPP和(E) Na//NG电池在200 mA/g下的循环性能。(C) Na//NFPP和(F) Na//NG电池的倍率性能。





2. (A) 1 A/g时NG//NFPP电池的循环稳定性。(B)不同电流密度下NG//NFPP电池的恒流充放电曲线。(C) NG//NFPP电池倍率性能。(D)高负荷下NG//NFPP电池在200 mA/g下的循环稳定性。






图 3. (A)电解质的DSC测量(1 mol/L NaPF6 in diglyme)。(B)计算的电解质随温度变化的离子电导率。(C)−20℃、−40℃和(D)−60℃、−70℃,10ma /g时NG//NFPP电池的恒流充放电曲线。(E)−40℃下NG//NFPP电池的循环稳定性和(F)倍率性能。。






图 4. (A) NFPP (3.8 V)和(B) NG (0 V)的DSC曲线。(C)60°C、80°C和(D) 100°C、130°C下NG//NFPP电池在2 A/g下的恒流充放电曲线。(E) 80℃下NG//NFPP电池的循环稳定性和(F)倍率性能。





图 5. XPS测量。(A) NFPP电极和(B) NG电极在不同温度下循环后的O 1s光谱。(C) NFPP电极和(D) NG电极表面的F原子含量。


3


作者简介



王永刚复旦大学化学系,教授,博士生导师。主要从事化学电源电极界面电化学和新型化学电源体系的基础和应用基础研究。荣获2014年度国际电化学委员会应用电化学奖,2016年度中国锂电青年研究奖,2017年中国电化学青年奖,2019年国家自然科学二等奖(第二完成人)等奖项。先后获得国家自然基金优秀青年基金(2016年),国家杰出青年科学基金(2022年)的资助。





点击阅读原文”浏览在线文章

智能材料期刊
宣传期刊,推送热点文章
 最新文章