钠离子电池的紧缺的原材料（钠离子电池材料设计可能再进一步）

近日，中科院物理研究所（以下简称中科院物理所）科研团队与荷兰代尔夫特理工大学、法国波尔多大学等合作，提出了一种简单的预测钠离子层状氧化物构型的方法，并在实验上证实了该方法的有效性，为低成本、高性能钠离子电池层状氧化物正极材料的设计制备提供了理论指导相关研究成果发表于《科学》，下面我们就来说一说关于钠离子电池的紧缺的原材料?我们一起去了解并探讨一下这个问题吧!

钠离子电池的紧缺的原材料

近日，中科院物理研究所（以下简称中科院物理所）科研团队与荷兰代尔夫特理工大学、法国波尔多大学等合作，提出了一种简单的预测钠离子层状氧化物构型的方法，并在实验上证实了该方法的有效性，为低成本、高性能钠离子电池层状氧化物正极材料的设计制备提供了理论指导。相关研究成果发表于《科学》。

近年来，二次电池（又称可充电电池或蓄电池）这一能实现电能与化学能转化的新型储能技术，在新一轮能源变革中受到广泛关注。其中，钠离子电池资源储量丰富、成本低廉，然而其性能受到可用电极材料，尤其是以层状氧化物材料为主的正极材料的限制。

钠离子层状氧化物具有O（Octahedral，八面体）和P（Prismatic，三棱柱）两种构型，其中最常见的两种结构分别为O3和P2（数字代表氧最少重复单元的堆垛层数）。这两种结构的层状氧化物作为钠离子电池的正极材料各有优势，一般而言，O3相正极材料具有较高的容量，适用于低速电动车、大规模储能领域；P2相正极材料具有优异的倍率性能和循环性能，在充电桩、调频、数据中心等快充场景应用更具优势。研究团队成员、中科院物理所研究员胡勇胜告诉《中国科学报》：“在实际工业化产品开发中，如果能提前设计材料构型，便能精准适配和打造最优结构的钠离子电池化学体系，大大提高研发效率。”

2016年，中科院物理所博士戚兴国创新性地引入等效半径（即加权半径，是将过渡金属的半径乘以该过渡金属的含量）的概念来预测堆叠机构，为该课题研究首开思路。

在后续研究中，胡勇胜团队在总结不同系列层状氧化物结构参数的过程中发现：O3和P2两种结构材料的Na层间距（d(O-Na-O)）和M层间距（d(O-M-O)）的比值有一个临界值1.62，比值高于1.62通常形成P2相，低于1.62易形成O3相。通过提高钠含量可获得O3相；反之，可获得P2相。

基于此，胡勇胜团队引入“阳离子势”，来表示阳离子电子密度及其极化率程度，捕捉层状材料的关键相互作用，使预测堆积结构成为可能。通过合理设计和制备具有改良性能的层状电极材料，证明了堆叠结构决定材料的特性，为碱金属层状氧化物的设计提供了有效解决方案。（记者沈春蕾）

来源： 《中国科学报》