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 新型O3-NaCu1/9Ni2/9Fe1/3Mn1/3O2钠离子电池正极材料研究

穆林沁，戚兴国，胡勇胜，李  泓，陈立泉，黄学杰   

  1. 中国科学院物理研究所，北京 100190
  • 收稿日期:2016-03-13 修回日期:2016-03-30 出版日期:2016-04-05 发布日期:2016-04-05
  • 通讯作者: 通讯联系人：胡勇胜，研究员，E-mail：yshu@iphy.ac.cn。
  • 作者简介:第一作者：穆林沁（1987—），男，博士研究生，研究方向为钠离子电池新型电极材料以及器件的研究，E-mail: mulinqin2006@126.com；
  • 基金资助:
    国家自然科学基金（51222210和11234013），科技部高科技研究发展计划（863计划）（2009AA033101）及中国科学院“百人计划”项目

MU Linqin, QI Xinguo, HU Yong sheng, LI Hong, CHEN Liquan, HUANG Xuejie   

  1. Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China
  • Received:2016-03-13 Revised:2016-03-30 Online:2016-04-05 Published:2016-04-05

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摘要： 由于钠具有资源丰富和成本低廉的优势，钠离子电池再次受到科学界和工业界的广泛关注。发展低成本、性能优异的正极材料对于钠离子电池至关重要。本文通过向O3-Na0.90[Cu0.22Fe0.30Mn0.48]O2材料中引入容易变价的Ni2+得到一种新型的不含Mn3+的钠离子电池正极材料O3-NaCu1/9Ni2/9Fe1/3Mn1/3O2，该材料具有127 mA·h/g可逆比容量，3.1 V平均放电电位。由该正极与硬碳球负极组装成全电池具有248 W·h/kg的理论能量密度，高达93%的能量转化效率和优异的循环性能。

关键词: 层状氧化物, 正极材料, 钠离子电池

Abstract: Sodium-ion batteries have attracted widespread attentions due to the abundant sodium resources and their potential low cost. It is crucial to develop low-cost and excellent performance cathode materials for SIBs. Herein, O3-NaCu1/9Ni2/9Fe1/3Mn1/3O2, a novel cathode material without Mn3+ has been synthesized by a simple solid-state reaction. Galvanostatic charge/discharge measurement for the O3-NaCu1/9Ni2/9Fe1/3Mn1/3O2 electrode between 2.0V and 4.0 V provides a reversible capacity of 127 mA·h/g and the average discharge voltage of 3.1 V. The full cell using it as the cathode and hard carbon as the anode delivers an energy density of 248 W·h/kg, an energy conversion efficiency of 93% and an excellent cycling performance.

Key words:  layered oxide, cathode materials, sodium-ion batteries