室温条件下一步合成钠离子电池正极材料

近日，记者从中国科学院过程工程研究所获悉，该所绿色化工研究部副研究员赵君梅团队研发了一种聚阴离子化合物低成本便利的室温可控技术，并首次合成了钠离子电池高电压正极材料氟磷酸钒钠，该材料未经过任何的后处理即具有优异的倍率性能和长循环性能，可以说有关氟磷酸钒钠的实验室研究目前已达到国际领先水平。研究成果近期发表于《细胞》出版社能源旗舰期刊《焦耳》。

鉴于锂资源价格昂贵、地质储量有限等对锂离子未来发展的限制，与锂离子电池具有相似工作原理的钠离子电池被寄予厚望。“钠在地壳中的储量远高于锂，有望支撑大规模储能技术的可持续发展。”赵君梅告诉《中国科学报》记者。

一类重要的钠离子电池正极材料“聚阴离子化合物氟磷酸钒钠”的规模化低成本制备正在制约其商业化进程。这类材料具有高达480 Wh／kg的能量密度，如果氟磷酸钒钠能够工业化应用，全电池的能量密度可以和锂离子电池相媲美。该材料自1999年由法国科学家J．－M． Le Meins首次报道以来，一直沿用的是高温固相的合成方法，高能耗导致了该材料的高成本。

赵君梅团队长期致力于氟磷酸钒钠的低能耗绿色合成。最近，在针对氟磷酸钒钠进行了一系列水热／溶剂热合成方法系统研究之后，他们进一步提出以钒渣萃取提钒得到的偏钒酸钠溶液为钒的原料，直接制备氟磷酸钒钠，开发了一种便利的室温可控制备技术，这将使该材料的生产成本大大降低。

研究人员介绍，通过这一方法获得的氟磷酸钒钠是一种具有多壳层微观结构的微球，其形成机理主要是基于原位生成的气泡作为软模板，且气—液—固界面发生层层自组装的结果。

“这一研究成果必定会加速氟磷酸钒钠的工业化进程。”赵君梅认为。

据悉，这是首次报道室温一步可控合成一种聚阴离子化合物，也是对正极材料的常规高温固相法以及水热合成法的挑战。