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锰酸钠碳纳米管复合核壳结构的钠离子电池正极材料
钠离子电池作为锂离子电池的伴生状态而存在，但一直被锂离子电池的光环所笼罩而未能得到相应关注和广泛研究。然而随着大容量锂离子电池的高速发展和日益旺盛的电子市场需求，尤其是智能手机、新能源汽车和大容量储能电站的快速普及，储量有限的锂盐在可预见的未来将不能满足市场需求，并导致锂离子电池价格持续走高。因此，亟需发展下一代综合性能优异的高性价比储能电池体系。在元素周期表上，钠锂同主族，电化学反应性质与锂相似。且钠最大的好处是在海水等资源中含量丰富，是“取之不尽”的元素，因此钠离子电池是非常有发展潜力的电池体系, 并在近年来得到了国内外研究人员的广泛关注。
近日，浙江大学夏新辉研究员课题组报道了一种新型的锰酸钠/碳纳米管(NMO/CNTs)复合核壳结构的钠离子电池正极材料。该研究采用定向复合设计策略，首先通过一步水热法制备了具有管状形貌的锰酸钠纳米颗粒，然后再使用化学气相沉积法(CVD)在锰酸钠表面均匀生长了直径约20 nm的碳纳米管，从而实现了这种具有类蚕茧核壳结构的复合钠离子电池的正极材料。上述材料在钠离子电导率和电子电导率的双重改性上具有很大提高。
得益于其特殊的核壳结构和类蚕茧状的碳纳米管外壳，上述新型纳米材料的钠离子电池表现出良好的循环性能和倍率性能。首先，其核壳结构大大增大了比表面积，从而加快了离子传输速率，增多了反应位点。其次，碳纳米管外壳弥补了过渡金属氧化物低导电性的短板，大大提升了其电子传输速率，同时，碳纳米管优良的机械性能能够起到一个保护层的作用，能有效提高纳米材料的结构稳定性，进而增加了其循环稳定性。
该研究成果刊登在英国皇家化学学会期刊Journal of Materials Chemistry A杂志上报道，第一作者是博士生钟宇。
该研究工作得到了国家自然科学基金委、国家重点基础研究发展计划、浙江省电池新材料与应用技术研究重点实验室以及教育部创新团队的大力支持
该论文作者为：Yu Zhong, Xinhui Xia, Jiye Zhan, Xiuli Wang, Jiangping Tu
http://pubs.rsc.org/is/content/articlehtml/2016/ta/c6ta05069g
A CNT cocoon on sodium manganate nanotubes forming a core/branch cathode coupled with a helical carbon nanofibre anode for enhanced sodium ion batteries
J. Mater. Chem. A, 2016, 4, 11207-11213, DOI: 10.1039/C6TA05069G