钠离子“代言” 我研制出高性能钠离子微型电池

锂离子微型电池是目前最流行的微型电源，但存在锂资源稀缺、成本升高等问题。而钠作为一种储备材料，资源丰富，成本低廉，与锂的电化学性能相似，因此发展钠离子微型电池具有重要的应用前景。记者从中国科学院大连化学物理研究所获悉，由该所吴忠帅研究员团队与包信和院士团队及中国科学技术大学余彦教授团队合作，研制出具有高比能、高倍率的准固态钠离子微型电池。

  该研究团队还揭示出钠离子多方向传输机制，并提出平面微型储能器件是一种对电荷储存机理进行原位研究的理想电化学模型，可同时原位研究全电池中正负极的结构演变和形貌变化，这为设计具有高比能和高功率的微型电池以及原位研究储能机理提供了新的思路。相关研究成果日前在《能源和环境科学》上发表。

  近年来，无线传感器、植入式医疗设备、可穿戴电子器件等微电子和微系统发展迅速，高性能的微型电池开发需求迫切。该研究团队研发的平面化准固态钠离子微型电池具有高通量电子-离子三维传输微电极，负极为钛酸钠，正极为磷酸钒钠，正负极由三维互连石墨烯网络支撑。该微型电池的电解液为四氟硼酸钠基离子液体凝胶电解液，具有高离子电导率、宽电压窗口、不易燃的优点。

  据悉，该器件整体设计具有平面结构、无聚合物隔膜，快速的表面反应可起到主导作用，钠离子也可以在正负极间多方向传输等优点。室温下，该微型电池的比容量可达到30.7毫安时/立方厘米，倍率性能优异。

  实验显示，在室温和30C倍率下，比容量为15.7毫安时/立方厘米；在100摄氏度和100C倍率下，比容量为13.5毫安时/立方厘米。此外，该微型电池具有优异的柔性，输出电压和容量可调，能量密度可达到145微瓦时/平方厘米。

图片说明：钠离子微型电池示意图和电化学性能（图片由受访单位提供）