中科院過程工程所等開發出“一步機械化學法”制備鈉電池正極材料

據中國科學院網站，近日，中國科學院過程工程研究所和中科院物理研究所清潔能源團隊合作，在鈉電池正極材料的規模化制備研究中取得進展，開發出“一步機械化學法”快速制備鈉電池聚陰離子正極材料氟磷酸釩鈉。

自 1999 年法國科學家 J.-M. Le Meins 發現以來，氟磷酸釩鈉的合成一直采用高溫固相法，高能耗帶來的高昂成本及欠充分發揮的電化學性能限制了該類材料的產業化應用。

據介紹，過程工程所研究員趙君梅團隊以降低能耗和形貌調控為出發點，采用水熱 / 溶劑熱合成氟磷酸釩鈉，對材料的充放電機理進行了系統研究；在此基礎上，開發出一步室溫可控制備多殼層氟磷酸釩鈉微球技術（Joule 2018, 2 (11): 2348-2363），在降低該材料生產能耗的同時提升了其性能。然而，液相反應會受到原料 / 產物溶解度、pH 等多參數調控的限制。基于此，團隊開發出無溶劑的機械化學法以快速制備含碳 NVPFs 復合物，因能實現原位碳骨架的構建，界面反應得以強化。該制備方法可將液相法的 7 天生產時間縮短至 30 分鐘，產品倍率性能和循環穩定性得到提升，保證了工業應用的生產效率。產品公斤級放大組裝的商業級 26650 圓柱電池證實了其高功率和長循環特性。

該研究成果進一步推動了氟磷酸釩鈉的商業化應用進程，且機械球磨原位構建碳骨架相對于常規多步驟包碳以及高溫熱解包碳具有明顯優勢，為正極材料倍率和循環性能的提升提供了一種可行性策略。同時，公斤級產品放大實踐表明，機械化學法快速規模制備鈉電池正極材料已成為可能，這會降低鈉離子電池材料的制備成本。

▲機械化學法制得氟磷酸釩鈉產品的電化學性能 | 圖自：中國科學院網站