空心NaTi2(PO4)3@C纳米立方体负极实现高性能水系钠离子电池|能源学人

空心NaTi2(PO4)3@C纳米立方体负极实现高性能水系钠离子电池

水系钠离子电池（ARSIB）由于具有低的成本、高的安全性和环境友好性，有望实现大规模储能应用。然而，ARSIB较差的循环寿命和较低的能量密度阻碍了其实际应用。

近日, 新加坡南洋理工大学的Pooi See Lee和中国科学技术大学陈立锋教授等人通过一种简便、低成本的水热法设计了一种中空NaTi₂(PO₄)₃纳米立方体负极，用于ARSIB，可实现较高的能量密度和循环寿命。

空心NaTi2(PO4)3@C纳米立方体负极实现高性能水系钠离子电池

图 1、空心NTP@C纳米立方体的形态和结构表征。a,b)不同放大倍率的扫描电子显微镜(SEM)图像，c)透射电子显微镜(TEM)图像，d)高分辨率TEM(HRTEM)图像，e)选区电子衍射(SAED)图案，和f)Ti、Na和C的元素分布。

【本文要点】

要点1. 本文在常温下使用简单的水热法，制备了中空碳包覆的NTP纳米立方体(NTP@C)作为ARSIB负极。

要点2. 深共晶电解质中锌金属诱导的负极预钠化能够补偿钠离子，并最大限度地减少Na_0.44MnO₂正极的锰溶解，因此Na_0.44MnO₂正极可提供75.16 mAh g^-1的高容量。

要点3. 基于空心NTP@C负极和深共晶电解质中NMO正极的ARSIB可稳定循环3500次并实现50.0 Wh kg^-1的高能量密度。

总之，本文通过简单的水热反应制备了空心NTP@C纳米立方体负极，还采用了一种负极容量补偿策略，在深共晶电解质中使得NMO正极具有≈75 mAh g^-1的超高可逆容量，最大限度地减少了NMO正极中Mn的溶解，组装的全电池实现了优异的循环性能和倍率性能，有望应用于大规模储能。

空心NaTi2(PO4)3@C纳米立方体负极实现高性能水系钠离子电池

图 2、空心NTP@C//NMO全电池的电化学性能。a)0.2 C的充放电曲线。b)0.2 C下的循环性能。c)倍率性能。d）5 C下的循环性能。e）与其他ARSIB的电化学性能比较。

Zhiguo Hou, et al. Towards High-Performance Aqueous Sodium Ion Batteries: Constructing Hollow NaTi₂(PO₄)₃@C Nanocube Anode with Zn Metal-Induced Pre-Sodiation and Deep Eutectic Electrolyte. Adv. Energy Mater., 2022, https://doi.org/10.1002/aenm.202104053

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2022-03-16