针对钠离子电池界面离子传输动力学迟缓、循环稳定性较差等关键技术瓶颈,从复合钠离子电池负极材料的结构特性出发,对其进行组分、微-纳结构、电极/电解液界面特性调控与优化,构筑三维多孔结构扩充电化学活性位点,缓解电化学过程中电极结构的塌陷,延长循环寿命;耦合高电导率载体与低电位高比能第二相,提高电池能量密度;实现赝电容与电池电化学行为协同储钠,加速氧化还原反应动力学,改善电极大倍率充放电能力。基于以上思路,我们构筑三维多孔 NiCoP/Ti3C2 复合材料,在 1 A g-1的大电流密度下进行 2000 次循环,稳定提供 261.7 mAh g-1 的比容量,长循环稳定性和倍率性能获得显著改善。基于表面修饰策略构筑NiCu 双金属团簇修饰 Ti3C2 纳米片,在 100 mA g-1电流密度下展现 318.6 mAh g-1 的放电比容量,100 次循环后容量保持率为 97.9%,库伦效率显著提升。
以上研究成果证明我们提出的高能量密度钠离子电池负极制备技术切实可行,可提升电池能量密度和循环寿命,有效改善钠离子电池电化学性能。
创新要点:
1.构筑新型纳米多孔复合电极,通过构建分级孔道结构及表面改性等策略增加电极有效表面,构建多维离子迁移通道,改善钠离子传输动力学特性。
2.对电极组分和微-纳结构进行设计优化,深入研究其储钠机理,构筑电池-赝电容协同储钠,提升能量密度,改善大倍率充放电性能,
3.对电极/电解液界面化学特性进行合理调配,解决其在电化学过程中的构效保持问题,提出电极与界面结构演化与电池优化机制。