钠离子电池

郑州大学邵国胜课题组依托自主研发的高导电性晶体石墨烯（HCG）为基底材料，通过一种简单的球磨工艺将大量非晶态磷化硒（SeP）负载在三维连通的HCG框架中制备了高容量SIB负极。HCG衬底可以实现钠离子和电子的快速传输，同时可以容纳SeP负极活性物质的巨大体积变化。并且，基于NaxSeP的强玻璃相形成能力，有效避免除Na2Se和Na3P的超细纳米晶外的所有稳定化合物的结晶，极大促进了电池的氧化还原动力学过程。

深圳大学 郭春雨教授团队在《Mater. Chem. Front》期刊发表论文，研究报道了一种二维异质结构，其中致密的SnS2纳米片均匀且垂直地固定在石墨烯气凝胶（SnS2@GA）上，用于高性能钠离子电池。

石墨烯材料作为电极，一方面可以作为活性材料参与电化学反应。另一方面，它们可以作为导电添加剂来改善电池反应动力学，并作为缓冲结构来支持电极的结构完整性，在提升新型钠、钾、铝离子电池材料性能方面具有独特的优势。在这篇综述中，对通用的石墨烯基电极结构设计原则和提升性能机制进行了归纳、揭示和总结，阐明了石墨烯材料的优点，并重点介绍了可产生高能量密度、快速充电和持久性能的电池的石墨烯电极纳米结构的示例。

以传统的 MoS2 为例，在理论模拟的指导下，选择了氮掺杂石墨烯上的铁单原子催化剂（SAFe@NG），并首先将其用作基材，以促进 MoS2 在放电过程中的反应动力学。在接下来的充电过程中，结合光谱学和显微镜，证明了 SAFe@NG 催化剂能够实现 Mo/Na2S→NaMoS2→MoS2 的高效可逆转化反应。

在这项工作中，在聚乙烯吡咯烷酮 (PVP) 的辅助下，使用石墨氮化碳 (g-C3N4) 作为前驱体合成了具有可调晶面间距的N掺杂石墨烯。获得的可调晶面间距在0.34 nm至0.45 nm范围内，主要归因于高氮掺杂水平（9.9-33.7 at.%），尤其是吡咯氮。

这些石墨烯纸拥有石墨烯薄片结合而成的多孔结构，表面富含环氧基团，层间距在0.38-0.39 纳米。同时石墨烯薄片间有合适的空隙提供了快速的传质路径，并使石墨烯纸在可逆钠离子嵌入时适当的膨胀和收缩。不使用粘结剂和导电剂的情况下，石墨烯纸可直接作为钠离子电池负极使用。在100 mA/g的电流密度下获得290 mAh/g的可逆容量。石墨烯纸同时具有很好的机械性能，可通过折叠或者滚转构建高面密度电极，在100 μAh/cm2的电流密度下实现了0.62 mAh/cm2的面容量。

什么是钠离子电池？钠离子电池经历了怎样的发展过程？其商业化已经达到何种水平？本文回答这3个问题。