通過該方法制備的氟磷酸釩鈉 中科院過程工程所供圖
近日，記者從中國科學院過程工程研究所獲悉，該所綠色化工研究部副研究員趙君梅團隊研發了一種聚陰離子化合物低成本便利的室溫可控技術，并首次合成了鈉離子電池高電壓正極材料氟磷酸釩鈉，該材料未經過任何的后處理即具有優異的倍率性能和長循環性能，可以說有關氟磷酸釩鈉的實驗室研究目前已達到國際領先水平。研究成果近期發表于《細胞》出版社能源旗艦期刊《焦耳》。
鑒于鋰資源價格昂貴、地質儲量有限等對鋰離子未來發展的限制，與鋰離子電池具有相似工作原理的鈉離子電池被寄予厚望。“鈉在地殼中的儲量遠高于鋰，有望支撐大規模儲能技術的可持續發展。”趙君梅告訴《中國科學報》記者。
一類重要的鈉離子電池正極材料“聚陰離子化合物氟磷酸釩鈉”的規模化低成本制備正在制約其商業化進程。這類材料具有高達480 Wh/kg的能量密度，如果氟磷酸釩鈉能夠工業化應用，全電池的能量密度可以和鋰離子電池相媲美。該材料自1999年由法國科學家J.-M. Le Meins首次報道以來，一直沿用的是高溫固相的合成方法，高能耗導致了該材料的高成本。
趙君梅團隊長期致力于氟磷酸釩鈉的低能耗綠色合成。最近，在針對氟磷酸釩鈉進行了一系列水熱/溶劑熱合成方法系統研究之后，他們進一步提出以釩渣萃取提釩得到的偏釩酸鈉溶液為釩的原料，直接制備氟磷酸釩鈉，開發了一種便利的室溫可控制備技術，這將使該材料的生產成本大大降低。
研究人員介紹，通過這一方法獲得的氟磷酸釩鈉是一種具有多殼層微觀結構的微球，其形成機理主要是基于原位生成的氣泡作為軟模板，且氣—液—固界面發生層層自組裝的結果。
“這一研究成果必定會加速氟磷酸釩鈉的工業化進程。”趙君梅認為。
據悉，這是首次報道室溫一步可控合成一種聚陰離子化合物，也是對正極材料的常規高溫固相法以及水熱合成法的挑戰。
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