网友都是想了解一些关于低成本、高性能钠电解质全固体电解质的相关题,那么本文就对成本控制论文参考文献这样的题进行讲解,希望能帮助到大家!
为了缓解最近对锂安全和锂资源短缺的担忧,全固态钠离子电池已成为有前途的替代电池候选者,并且对快速钠离子电解质的研究仍在继续进行。Matsuo等人首次研究了纯NaBH4的Na+电导率,表明其在室温下的电导率值为10-10Scm-1,但距离10-4Scm的可用目标还很远-1。还有成本高的题。如果能够轻松合成具有成本效益的高性能电解质,全固态钠离子电池就有可能提高安全性并缓解当前锂离子电池系统的成本瓶颈。
近日,复旦大学宋云副教授和赵杰研究员领导的团队提出了一种一步脱氢法合成新型硫代硼氢化物电解质的策略,该策略可以显着降低原材料成本和制备温度。使用硼氢化钠代替B作为起始原料,可以使B原子以较低的能量从NaBH4中释放出来,从而更容易生产硫代硼氢化物。合成的Na-B-H-S电解质与目前的负极材料(Na3V2PO43和S)具有良好的相容性。由于其制备、成本以及与各种正极材料的兼容性,这种新型Na-B-H-S电解质将在主流电解质中占据一席之地。
【关键点】
这项工作通过NaBH4和S之间的化学反应从NaBH4中原位生成硫代硼酸盐。此外,NaBH4的部分脱氢可以将合成温度显着降低至240C。这种通过原位化学反应添加第二步Na-B-S的策略无疑是最便宜的石头,一石二鸟。合成的NaBH4/Na-B-S电解质的Na+电导率在120C时为17x10-4Scm-1,是原始NaBH4电导率的三倍。当S正极和Na15Sn4负极组装在一起时,S||Na15Sn4器件在50次循环后实现了364mAhg-1的容量。特别是,Na3V2PO43||Na15Sn4器件在50次循环后容量为78mAhg-1。这种新型低成本、低能量Na-B-H-S电解质的制备和Na3V2PO43阴极的成功组装将为其进一步商业化提供线索。
图1Na-B-H-S电解质的合成a接地NaBH4-S的Tg-DSC曲线b退火过程中NaBH4和S的反应过程示意图c通过DFT模拟的两个形成过程的吉布斯能。dB、Na2S、S和NaBH4的原材料成本。e参考文献和本文的Na-B-S反应温度比较。)比较了从晶体B和NaBH4表面去除B原子所需的能量。
图2Na-B-H-S电解质的结构。Na-B-H-S电解质的结构。a纯NaBH4和NBHS-x的XRD图谱,b傅里叶变换红外光谱和c拉曼光谱。NBHS-x的d11BNMR、e23NaNMR和f1HNMR谱。NBHS-n的gB1s、hNa1s和iS2pXPS谱。
图3Na-B-H-S电解质的电化学特性。a纯NaBH4和NBHS-x在30150C温度范围内的电导率-温度曲线。cNBHS-x的活化能与90和120C下x和离子电导率的函数关系。d显示等比例的BH4、BS3和BS4阴离子的几何形状。e锂离子扩散随硫含量增加的示意图。f以恒定电流密度循环Na15Sn4lNBHS-6lNa15Sn4对称电池,g在125C逐步增加电流密度。
图4a为FeF3||Na15Sn4电池在005Ag-1下的循环性能和b对应的GDC曲线。g循环性能g-1和h对应的S||Na15Sn4电池在01A时的GDC曲线。
【因此】
综上所述,研究人员提出了一种一步脱氢辅助策略来合成新型硫代硼氢化物Na-B-H-S电解质。采用NaBH4代替B作为起始原料,原料成本和制备温度均显着降低。理论模型表明,B原子很容易从NaBH4中释放出来,其能量为688eV,远低于B元素的7974eV。合成的Na-B-H-S电解质的Na+电导率在120C时为17x10-4Scm-1,比原始NaBH4的电导率高出三倍。当与S正极和Na15Sn4负极组装时,S||Na15Sn4器件在50次循环后可以产生364mAhg-1的容量。有趣的是,Na3V2PO43||Na15Sn4和FeF3||Na15Sn4器件取得了令人满意的性能,显示出进一步商业化的潜力。
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