鋰離子電池應(yīng)用越來越貼近百姓生活，但地球上鋰資源十分有限抽述，且開采成本高蘑慕。鈉資源豐富荞雏，開采費用僅為鋰的百分之一打洋，因而鈉離子電池的研發(fā)成為科研人員爭相“開墾”的領(lǐng)域。而層狀結(jié)構(gòu)的錳酸鈉正極材料具有理論容量高竹砾、價格低廉及來源廣泛等優(yōu)點，使之成為鈉離子電池正極材料的熱門研究對象衩缘。

南京理工大學(xué)夏暉教授與中外團隊合作吊违，首創(chuàng)結(jié)構(gòu)設(shè)計和調(diào)控方法，在錳基正極材料研究方面取得重要進展延都，使低成本鈉離子電池有望取代鋰離子電池雷猪，相關(guān)成果發(fā)表在最新一期《自然·通訊》上睛竣。

但由于錳酸鈉正極材料的層間距狹窄，充放電過程中求摇，半徑較大的鈉離子在層間遷移時酵颁，會“擠壞”正極材料的結(jié)構(gòu)，成為制約鈉離子電池研發(fā)的關(guān)鍵難點月帝。除層間距外躏惋，影響鈉離子電池性能的另一重要因素為層狀結(jié)構(gòu)中的鈉離子含量。不少科研人員嘗試通過各種方法制備出了不同層狀結(jié)構(gòu)的錳酸鈉嚷辅，但性能指標(biāo)難以滿足實際應(yīng)用需求簿姨。

夏暉教授團隊首創(chuàng)結(jié)構(gòu)設(shè)計和調(diào)控方法，與中科院物理所谷林研究員及美國加州大學(xué)圣地亞哥分校孟穎教授合作簸搞，在水鈉錳礦層狀結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上扁位，成功制備出兼具大層間距與高鈉離子含量的層狀納米正極材料。

這種正極材料制成的電極比容量達到211.9毫安時每克趁俊，而目前市面上流通的鋰電池正極材料比容量約為140毫安時每克域仇。充放電過程中，這種正極材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定無相變剩跛，體積變化僅為2%础恰，循環(huán)充放電1000次后，比容量保持率高達94.6%优狡，而電池行業(yè)一般的比容量保持率標(biāo)準(zhǔn)約為80%呻舆。