ナトリウムイオン電池電極材料の実用化

ナトリウムイオン電池は、資源が豊富で価格も安いため、ますます注目を集めています。大規模なエネルギー貯蔵用のナトリウムイオン電池システムを構築するには、シンプルで低コストの原材料を選択することが重要です。最近、同済大学自動車新エネルギー研究所のHuang Yunhui教授、メリーランド大学のLuo Wei教授、Hu Liangbing教授が協力して、国際的なトップジャーナルACSEnergyLettersにAPerspectiveonElertrodeMaterialsofSodium-ionBatteriestowardsPracticalApplicationというタイトルの前向き記事を発表しました。同済大学の博士課程の学生である黄楊揚は、この記事の筆頭著者です。本論文では、主にいくつかのナトリウムイオン電池電極材料を紹介し、実用化の可能性とこれらの材料の開発見通しを示します。

この記事では、ナトリウムイオン電池の電極材料の商品化要件について説明しています。これに基づいて、ナトリウムイオン電池の研究状況と工業化状況を詳細に分析します。カソード材料の側面では、この論文は主に、ナトリウムイオン電池における鉄マンガンベースの層状酸化物、鉄マンガンベースのプルシアンブルーおよび鉄ベースのポリアニオン化合物の用途および既存の問題を紹介している。アノード材料の面では、この論文は主にハードカーボン材料と、ハードカーボンを低コストで合成する前駆体を紹介しています。

記事の最後に、上記の資料の問題点と今後の開発の方向性について説明します。ナトリウムイオン電池の現在の商品化について簡単に紹介します。同時に、水系ナトリウムイオン電池と鉛蓄電池の長所と短所を比較し、水系ナトリウムイオン電池の大規模貯蔵への応用が見込まれています。

図1.（a）P2タイプNa2 / 3Mn1 / 2Fe1 / 2O2の充電および放電曲線。 （b）O3タイプNa2 / 3Mn1 / 2Fe1 / 2O2の充放電のグラフ。 （c）異なるNa3N含有量でのNa0.67 [Fe0.5Mn0.5] O2サイクル寿命のサイクル図。 （d）Na0.9Cu0.22-Fe0.3Mn0.48O2のXRDパターン。 （e）Na0.9Cu0.22-Fe0.3Mn0.48O2のサイクル寿命図。 （f）Na0.9Cu0.22-Fe0.3Mn0.48O2正極と硬質炭素負極で構成される2Ahソフトパックバッテリー。 （g）ソフトパックバッテリーのサイクル寿命図。 （h）NaNi1 / 3Mn1 / 3Fe1 / 3O2正極と硬質炭素負極からなる1Ahソフトパック電池の充放電グラフ。 （i）異なる電流でのNaLi0.05Ni0.3Mn0.5Cu0.1Mg0.05O2のサイクル寿命図。

図2 Na3V2（PO4）2F1 + 2xO2-2x（0≤X≤1）の（）模式図です。 （b）さまざまな高分子材料の動作電位。 Na3V2の（CD）充放電グラフ（PO4）2F1 + 2xO2-2x（0≤X≤1）。 （e）Na2Fe2（SO4）3の構造図。 （f）Na2Fe2（SO4）3の充放電グラフ。

図3.（a）Na1.92FeFe（CN）6の充放電グラフ。 （b）H2O除去後のNa2MnFe（CN）6の充放電のグラフ。 （c）プルシアンブルー10〜100kgの大規模合成機器マップ。 （d）大規模合成のためのプルシアンブルーサイクルライフマップ。 （e）プルシアンブルーは、正極として正極の硬質炭素を使用したソフトパック電池製品です。 （f）室温でのソフトパックバッテリーのサイクル寿命図。 （g）さまざまな温度でのソフトパックバッテリーの容量保持率の図。 （h）高温でのソフトパックバッテリーのサイクル寿命図。 （i）正極Mn-Feプルシアンブルーを負極とした水性ナトリウムイオン電池としてのCu-Feプルシアンブルーの概略図。

図4.（a）さまざまな温度でグルコースを熱分解して得られたハードカーボンの充放電曲線（b）さまざまな炭化温度で得られたハードカーボンの充放電グラフ。 （c）負極としてハードカーボンを使用した2Ahソフトパックバッテリーの製品図。 （d）ソフトパックのバッテリーレートパフォーマンスチャート。 （e）ソフトパックバッテリーのサイクル寿命図。 （f）クラレのハードカーボン製品の充放電曲線。 （g）ハードカーボンの「埋め込み-吸着」メカニズム図。 （h）ハードカーボンの「吸着-埋め込み」メカニズム図。 （i）ハードカーボンの「吸着充填」メカニズム図。

このページには、機械翻訳の内容が含まれています。