近日，乐山大学、必发bifa、内江大学合作团队在Chemical Engineering Journal（CEJ）颁发科研论文，报路了钠离子电池正极资料方面获得的沉要进展。

这项钻研面向电池技术方向，聚焦低成本、资源敦睦的钠离子电池。该团队提出Li/Cu双掺杂协同调控战术，使Fe/Mn基正极资料在容量、能量密度和循环不变性方面实现同步提升。这也为破解电池“低成本、高能量密度、高安全性”难以两全的“不成能三角”提供了新的思路。

01 钠离子电池技术难点

随着新能源并网、电动交通和电网级储能急剧发展，人们必要更安全、更低成本、资源更丰硕的电池系统。锂离子电池已经宽泛利用，但在大规模储能场景中，资源储量和成本同样沉要。

钠在地球上储量丰硕、散布宽泛，与锂拥有相近的电化学性质。因而，钠离子电池被以为是锂离子电池的沉要补充，尤其适合面向大规模储能的利用索求。

但难点在于，钠离子比锂离子“个头”更大。它在电池正极资猜中反复嵌入嵌出时，更容易造成资料结构变形，进而影响电池容量、寿命和充放电快率。

Fe/Mn基层状氧化物正极资料拥有成本低、环境敦睦、理论容量高蹬着势，但也存在工作电压偏低、结构不变性不及等问题。单一来说，就是资料既要“装得多”，又要“站得稳”，这并不容易。

02蓝伟光团队在钠离子电池领域的钻研进展

钻研团队选择了一种协同调控思路：在Fe/Mn基正极资猜中同时引入少量Li和CuＤ芄话阉斫馕柿辖峁购偷缁Х从惩弊“微调”，让资料在充放电过程中更不变，也让更多容量来自较高电压区域。

经过优化后，团队获得了Li/Cu共掺杂正极资料LCFM。表征了局显示，这种资料形成了缜密共生的P2/O3双相结构，有助于两全容量输出和结构不变性。

图：阴极资料结构与描摹表征图。

在半电池测试中，LCFM正极阐发出凸起的综合机能：首圈可逆容量达到171.0·mAh·g-1，能量密度达到502.7·Wh·kg-1；在1C倍率下循环200圈后，仍维持75.6%的容量维持率。

为了进一步靠近现实利用，团队还组装了LCFM||硬碳全电池。该全电池在0.1C下可逆容量达到136.5·mAh·g-1；在1C倍率下循环200圈后，容量维持率为71.2%。这些了局讲了然该资料在尝试室半电池中阐发优良。

图：LCFM||硬碳全电池构型及电化学机能图（验室数据，不代表产业化机能）

03 钻研进展的意思

钻研团队通过原位XRD、X射线吸收光谱、XPS和理论推算等步骤分析发现，Li/Cu共掺杂带来了多方面作用：一方面，它能削减由Mn有关反映引起的结构变形；另一方面，它加强了高电压区的Fe有关反映，并推进晶格氧可逆参加储能。

用更通俗的话说，这种战术让资料在充放电时“少受伤”，同时让更多能量在较高电压下开释出来，因而容量、能量密度和循环不变性都得到了改善。

这项工作为低成本钠离子电池正极资料设计提供了新的思路。Fe、Mn、Na等元素资源丰硕、成本敦睦，随着钠离子电池产业链逐步成熟，这类基于地球丰量元素的正极资料有望服务于将来大规模储能场景，并为能源转型和“双碳”指标提供更多技术选择。