近日，有研廣東院鈉離子電池研究室相繼在國際能源環(huán)境及材料領域頂級期刊《Energy & Environmental Science》（影響因子32.4）、《Carbon Energy》（影響因子19.5）、《ACS Applied Materials & Interfaces》（影響因子9.5）陸續(xù)發(fā)表了多項創(chuàng)新性科技成果，受到國內外同行的廣泛關注和認可。
鈉離子電池因其成本，低溫性能以及安全等方面的優(yōu)勢而作為一種有前途的電網規(guī)模儲能系統(tǒng)技術引起了人們的廣泛關注。由于鈉離子電池的儲鈉性能和生產成本取決于正極性能，因此開發(fā)具有大規(guī)模生產能力且具有高能量密度、長循環(huán)壽命、低生產成本和高化學/環(huán)境穩(wěn)定性的正極主體材料對于實現(xiàn)先進的鈉離子電池至關重要。在已開發(fā)的鈉離子電池正極材料中，過渡金屬層狀氧化因其合成方法簡單、理論比容量高受到廣泛關注，被認為是鈉離子電池最重要的家族之一，其中O3型和P2型陰極為層狀氧化物的主要結構。
P2型材料具有長循環(huán)，高倍率充放電能力。然而此類材料在4.2V以下容量通常低于100mAh/g，繼續(xù)提高截止電壓會發(fā)生導致過渡金屬遷移、陰離子還原等行為，犧牲循環(huán)穩(wěn)定性。而對于常規(guī)O3類材料，其在2—4V之間一般可以發(fā)揮120mAh/g左右的容量，然而其放電中壓較低，倍率性能以及循環(huán)穩(wěn)定性不足。
為了解決以上P型及O型陰極不足的問題，團隊發(fā)表于《Enregy & Environmental Science》上題為“Thermodynamically stable low-Na O3 cathode materials driven by intrinsically high ionic potential discrepancy”（影響因子32.4）的研究成果提出了非常規(guī)結構調整策略，制備的一批新型層狀材料打破了容量、倍率及穩(wěn)定性三者的相互制約，這類材料擁有P2型材料倍率/循環(huán)能力，同時兼?zhèn)銸3型材料高容量陰極。研究采用了一系列原位/準原位光譜學表征和理論計算，闡明了材料成相、高容量、高倍率、長循環(huán)的理論機制。為新型層狀材料的開發(fā)提供了思路。
同時，團隊發(fā)表于《Carbon Energy》上題為“Low-temperature performance of Na-ion batteries”（影響因子19.5）的綜述性文章分析總結了鈉離子電池在低溫工作時所面臨的鈉離子傳輸動力學與性能衰減的相關性，并從理論機制角度闡述了不同環(huán)境下的離子擴散行為，分析了提升鈉離子低溫性能的實際方案，為發(fā)展特種鈉離子電池提供了有力證據(jù)。
此外，團隊針對O3型材料的相變與循環(huán)穩(wěn)定性的構效關系，在《ACS Applied Materials & Interfaces》上發(fā)表了題為“Phase Transition Modulated by Grain Size and Lattice Distortion in Layered Transition Metal Oxide for Sodium-Ion Batteries”（影響因子9.5）的成果。該研究指出，O3型層狀正極材料脫鈉過程中產生的滑移是引起劇烈體積變化以及材料顆粒裂紋的主要原因，通過控制更小的晶粒尺寸及扭曲程度更大的過渡金屬-氧八面體可以有效降低滑移的剪切應力，從而提升材料的循環(huán)壽命。
有研廣東院鈉離子電池研究室主任肖必威教授在Adv. Mater.、Angew. Chem.、Adv. Energy Mater.、Energy Environ. Sci.、Natl. Sci. Rev.等高水平期刊共發(fā)表論文80余篇，授權中國專利5件。論文共計引用6800余次，H因子41。在國內外會議、論壇共作口頭報告50余次。擔任Nature Communication等期刊審稿人、廣東省科技廳“新型儲能技術路線圖”編制專家、美國化學會（ACS）2021年春季會議電池分會場承辦人。
有研廣東院鈉離子電池研究室以儲能市場需求為牽引，重點開發(fā)鈉離子電池用系列長壽命、低成本正極材料，輸出鈉離子電池正極材料產品及工程化技術。目前，研究室已開發(fā)出多款鈉離子電池層狀正極材料，在能量密度、循環(huán)壽命、成本等方面展現(xiàn)出較強的優(yōu)勢，已開發(fā)出具有自主知識產權的系列低成本層狀氧化物鈉電正極材料并完成噸級工程化工藝開發(fā)及客戶導入，性能滿足不同應用場景需求，并獲批廣東省重點領域研發(fā)計劃“新型儲能與新能源”重大專項旗艦項目。