UNIST发现可调控钠离子电池寿命的方法
UNIST能源化学工程系Lee Hyeonuk教授团队通过“普鲁士蓝系列”材料，发现了影响钠离子电池寿命的主要原因。
钠离子电池相比锂离子电池生产成本更低，且电池系统相似，被视为有望取代低价位锂离子电池市场的下一代电池，备受关注。
“普鲁士蓝系列”材料是自18世纪以来使用的一种蓝色染料物质——普鲁士蓝的一支，常用作牛仔裤的染料。此外，由于具有自发吸附离子的功能，也被用作放射性铯中毒的解毒剂。
近期，中国电池企业宁德时代（CATL）公开的钠离子电池正极材料“普鲁士白”就是该系列材料之一。
研究团队利用电池正极材料合成中典型的“水溶液基共沉淀法”，合成了具有不同特性的普鲁士蓝系列正极材料。尤其是，他们在合成后根据普鲁士蓝系列正极材料所含水分子的数量，分析了电池表现出的各种特性。
普鲁士蓝系列材料既可应用于以有机溶剂为基础的商用电解质系统——“有机电解质系统”，也可应用于以水为基础的下一代电解质系统——“水系电解质系统”。
研究团队考虑到这一特性，在两种电解质系统中分别开展实验，探究水分子以何种方式影响电池特性。
结果表明，水分子数量较少的正极材料具有更高的能量效率，且电池寿命更长。
研究团队确认，当水分子数量减少约24%时，电池容量提升9.7%，在进行2,500次充放电实验后，电池寿命仍可维持在67.5%。相反，水分子数量较多的正极材料在相同实验条件下的寿命为59.6%，形成对比。
此外，在水系电解质系统中，当同样将水分子数量减少24%时，钠离子活化程度提升超过4倍，电池反应速度提高约2倍以上，研究团队也得出了这一结果。
第一作者、能源化学工程系研究员Choi Areum表示：“普鲁士蓝系列材料作为钠二次电池正极备受关注，人们对哪些因素会影响正极特性也愈发关注。我们通过水分子含量差异来确认了该材料的电池特性，预计可将这一特性尝试应用于其他领域。”
能源化学工程系教授Lee Hyeonuk则表示：“目前关于普鲁士蓝、普鲁士白等容量起因因素的研究仍然十分不足。为了开发高性能钠二次电池，有必要揭示隐藏在这一材料中的各种影响因子。”
本研究在蔚山科学技术院未来先导型特성化项目，以及科学技术信息通信部和韩国研究财团中坚衔接新进后续项目的支持下开展，并于5月29日在线发表在能源与材料领域国际学术期刊《材料化学杂志A》（Journal of Materials Chemistry A）上。
版权所有 © 阿视亚经济 (www.asiae.co.kr)。 未经许可不得转载。
