原標(biāo)題：中科院過(guò)程工程所等開(kāi)發(fā)出“一步機(jī)械化學(xué)法”制備鈉電池正極材料

中科院過(guò)程工程所等開(kāi)發(fā)出“一步機(jī)械化學(xué)法”制備鈉電池正極材料的相關(guān)信息可以歸納如下：

一、研發(fā)背景與團(tuán)隊(duì)

• 研發(fā)背景：隨著能源變革的推進(jìn)，鋰離子電池因鋰資源成本和儲(chǔ)量分布的限制，難以滿足未來(lái)規(guī)模儲(chǔ)能的需求。鈉離子電池因兼具原材料資源豐富、成本低、安全性高等優(yōu)勢(shì)，成為鋰離子電池的補(bǔ)充，有望在大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。而氟磷酸釩鈉（Na3(VO1-xPO4)2F1+2x，0≤x≤1，NVPFs）作為鈉離子電池儲(chǔ)能正極材料，具有高達(dá)480 Wh/kg的能量密度，但其高昂的合成成本和復(fù)雜的制備工藝限制了其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

• 研發(fā)團(tuán)隊(duì)：該研發(fā)成果由中科院過(guò)程工程研究所和中科院物理研究所清潔能源團(tuán)隊(duì)合作完成，主要研究人員包括過(guò)程工程所研究員趙君梅團(tuán)隊(duì)。

二、研發(fā)成果與技術(shù)特點(diǎn)

• 研發(fā)成果：開(kāi)發(fā)出“一步機(jī)械化學(xué)法”快速制備鈉電池聚陰離子正極材料氟磷酸釩鈉。

• 技術(shù)特點(diǎn)：

• 無(wú)溶劑：該制備方法擺脫了傳統(tǒng)液相反應(yīng)中原料/產(chǎn)物溶解度、pH等多參數(shù)調(diào)控的限制，實(shí)現(xiàn)了無(wú)溶劑的機(jī)械化學(xué)合成。

• 高效：將液相法的7天生產(chǎn)時(shí)間縮短至30分鐘，顯著提高了生產(chǎn)效率。

• 高性能：產(chǎn)品倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性得到提升，保證了工業(yè)應(yīng)用的生產(chǎn)效率。通過(guò)公斤級(jí)產(chǎn)品放大組裝的商業(yè)級(jí)26650圓柱電池，證實(shí)了其高功率和長(zhǎng)循環(huán)特性。

• 原位碳骨架構(gòu)建：機(jī)械化學(xué)法能實(shí)現(xiàn)原位碳骨架的構(gòu)建，強(qiáng)化了界面反應(yīng)，為正極材料倍率和循環(huán)性能的提升提供了一種可行性策略。

三、研發(fā)過(guò)程與突破

• 前期研究：趙君梅團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期致力于NVPFs的低成本綠色合成及性能提升研究，采用水熱/溶劑熱合成氟磷酸釩鈉，對(duì)材料的充放電機(jī)理進(jìn)行了系統(tǒng)研究。在此基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)出一步室溫可控制備多殼層氟磷酸釩鈉微球技術(shù)，降低了生產(chǎn)能耗并提升了材料性能。

• 技術(shù)突破：針對(duì)液相反應(yīng)的限制，團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出無(wú)溶劑的機(jī)械化學(xué)法，實(shí)現(xiàn)了氟磷酸釩鈉的快速制備。該方法的本質(zhì)在于顯著降低反應(yīng)活化能，有利于實(shí)現(xiàn)材料的高效結(jié)晶、晶粒細(xì)化以及界面強(qiáng)化。

四、應(yīng)用前景與意義

• 應(yīng)用前景：該研究成果進(jìn)一步推動(dòng)了氟磷酸釩鈉的商業(yè)化應(yīng)用進(jìn)程，為鈉離子電池的發(fā)展提供了新的材料選擇。

• 意義：機(jī)械化學(xué)法快速規(guī)模制備鈉電池正極材料已成為可能，這將降低鈉離子電池材料的制備成本，有助于推動(dòng)鈉離子電池在大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。同時(shí)，該方法也為其他正極材料的制備提供了新的思路和技術(shù)手段。

綜上所述，中科院過(guò)程工程所等開(kāi)發(fā)出的“一步機(jī)械化學(xué)法”制備鈉電池正極材料氟磷酸釩鈉，具有顯著的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用前景，將為鈉離子電池的發(fā)展注入新的活力。