鈉離子電池因其資源豐富，價格低廉，引起人們越來越多的關(guān)注。關(guān)于構(gòu)建應(yīng)用于大規(guī)模儲能的鈉離子電池體系，選擇合成簡單，成本低廉的原材料是非常關(guān)鍵的。最近，同濟(jì)大學(xué)車用新能源研究院黃云輝教授、羅巍研究員和馬里蘭大學(xué)胡良兵教授團(tuán)隊合作在國際優(yōu)秀期刊ACSEnergyLetters上發(fā)表了題為APerspectiveonElertrodeMaterialsofSodium-ionBatteriestowardsPracticalApplication的展望性文章，同濟(jì)大學(xué)博士生黃洋洋為本文的第一作者。該論文重要介紹了幾種具有實際應(yīng)用潛力的鈉離子電池電極材料以及這幾種材料的發(fā)展前景。

文章闡述了鈉離子電池電極材料商業(yè)化的需求，在此基礎(chǔ)上，詳細(xì)分析了鈉離子電池的研究狀況以及產(chǎn)業(yè)化的現(xiàn)狀。在正極材料方面，文章重要介紹了鐵錳基層狀氧化物，鐵錳基普魯士藍(lán)以及鐵基聚陰離子化合物在鈉離子電池中的應(yīng)用和存在的問題，負(fù)極材料方面，文章重要介紹了硬碳材料以及合成硬碳成本低廉的前軀體。

文章的最后討論了以上材料存在的問題及未來發(fā)展方向，簡單介紹了目前鈉離子電池商業(yè)化情況。同時還比較了水系鈉離子電池和鉛酸電池優(yōu)缺點(diǎn)，展望了水系鈉離子電池在大規(guī)模存儲的應(yīng)用。

圖1.(a)P2型的Na2/3Mn1/2Fe1/2O2充放電曲線圖。(b)O3型的Na2/3Mn1/2Fe1/2O2充放電曲線圖。(c)不同Na3N含量的Na0.67[Fe0.5Mn0.5]O2循環(huán)壽命圖。(d)Na0.9Cu0.22-Fe0.3Mn0.48O2的XRD圖譜。(e)Na0.9Cu0.22-Fe0.3Mn0.48O2循環(huán)壽命圖。(f)Na0.9Cu0.22-Fe0.3Mn0.48O2正極和硬碳負(fù)極組成的2Ah軟包電池。(g)軟包電池的循環(huán)壽命圖。(h)NaNi1/3Mn1/3Fe1/3O2正極和硬碳負(fù)極組成的1Ah軟包電池充放電曲線圖。(i)NaLi0.05Ni0.3Mn0.5Cu0.1Mg0.05O2不同電流下的循環(huán)壽命圖。

圖2.(a)Na3V2(PO4)2F1+2xO2-2x(0≤x≤1)的結(jié)構(gòu)示意圖。(b)不同聚合物材料的工作電位。(c-d)Na3V2(PO4)2F1+2xO2-2x(0≤x≤1)的充放電曲線圖。(e)Na2Fe2(SO4)3的結(jié)構(gòu)圖。(f)Na2Fe2(SO4)3的充放電曲線圖。

圖3.(a)Na1.92FeFe(CN)6的充放電曲線圖。(b)去除H2O后的Na2MnFe(CN)6充放電曲線圖。(c)10kg到100kg的普魯士藍(lán)大規(guī)模合成設(shè)備圖。(d)大規(guī)模合成的普魯士藍(lán)循環(huán)壽命圖。(e)普魯士藍(lán)為正極硬碳為負(fù)極的軟包電池產(chǎn)品圖。(f)室溫下軟包電池的循環(huán)壽命圖。(g)不同溫度下的軟包電池容量保持率圖。(h)高溫下軟包電池循環(huán)壽命圖。(i)Cu-Fe普魯士藍(lán)作為正極Mn-Fe普魯士藍(lán)作為負(fù)極的水系鈉離子電池示意圖。

圖4.(a)葡萄糖在不同溫度下熱解得到的硬碳的充放電曲線圖。(b)不同碳化溫度得到的硬碳的充放電曲線圖。(c)以硬碳為負(fù)極的2Ah軟包電池產(chǎn)品圖。(d)軟包電池倍率性能圖。(e)軟包電池循環(huán)壽命圖。(f)可樂麗公司硬碳產(chǎn)品的充放電曲線圖。(g)硬碳“嵌入-吸附“機(jī)理圖。(h)硬碳”吸附-嵌入“機(jī)理圖。(i)硬碳”吸附-填充“機(jī)理圖。