上海硅酸盐所在氟基储能材料研究中取得进展

    近来，中国科学院上海硅酸盐研讨所研讨员李驰麟带领的团队在氟基储能资料研讨中获得新进展，他们初次提出立方钙钛矿相可用于高倍率储钠电极，在不明显改动配体链接办法的情况下，仅经过操作通道填充即可完成已知构造原型的开构造化，获得了具有优良电化学功能的钠离子电池正极资料，有关论文在线宣布在《先进功用资料》上。
    钠离子电池因为资源丰富、价格低廉和潜在的倍率功能优势，在静态储能商场有着广泛的使用远景。电极资料在循环过程中的相改变按捺和固溶反响区间的拓展有利于高倍率和长循环的完成。可是很多已知的矿藏相及其衍生物因为在电化学过程中伴随着新相界面的发生，无法完成其晶格内的流通钠离子分散，大尺度钠离子不得不经过更高能垒的固相界面，因而甚至在低倍率下也可导致容量和循环寿数的衰减。
    改动配体链接办法有利于构筑具有更多维度的宽阔搬迁通道，平缓多相界面的发生，这一战略已被成功使用于铁基氟化物正极资料。氟化铁具有潜在的能量密度优势，可是商业上ReO3相的离子通道较窄，本征导电率也较差，即便在很多掺碳和减小颗粒尺度的情况下，也无法减轻其储钠功能的衰减。经过调理Fe-F八面体的摆放办法和引进水分子作为通道填充剂，一些开构造的矿藏相，如烧绿石相FeF3·0.5H2O、六方钨青铜相FeF3·0.33H2O和四方钨青铜相K0.6FeF3，被相继发现并使用于钠离子电池正极资料，它们的储钠电化学即便在少量掺碳和大颗粒存在的情况下依然得到激活，可是它们的倍率功能还有待改进，因而探究新型构造原型和矿藏相，对开展钠离子电池高倍率氟基正极资料至关重要。
    立方钙钛矿是这些年太阳能电池、燃料电池和电催化的研讨热门，但之前因为其密构造特色很少被尝试用作储能电极。事实上，强健构架的钙钛矿相具有本征的三维分散通道，可是曾经报导的NaFeF3中的Na填充通道较窄，导致Fe-F八面体晶格歪曲，使某些方向的通道变得更窄，影响其储钠高倍率的完成。为了完成钙钛矿相的规整化和开构造化，该团队提出用等摩尔数的K+替代Na+作为通道填充剂，经过液相办法合成了一种立方相的KFeF3。KFeF3作为3V区间正极，完成了晶体构造的高度对称性和各向同性的三维迅速离子通道，其表现出固溶反响（近零应力）的电化学做法和高的本征分散系数（7.9–9.8 × 10-11 cm2 s-1），从而使可逆储钠容量在0.1、2和10 C下分别可达110、70和40 mAh g-1，这也是目前所报导的氟化物储钠的最高倍率功能。同时，该团队初次将这一氟化物作为钾离子电池正极资料进行测验，在0.5 C下有60mAh/g的安稳放电容量。
    该研讨工作得到了中科院百人方案、国家自然科学基金和国家重点研制方案等项目的资助和支撑。