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由于全球分布广泛的钠资源以及价格低廉的钠盐成本,钠离子电池有望应用于未来大规模储能领域。与下一代锂离子电池的开发相似,实用型钠离子电池的开发也受限于缺乏合适的正极材料。Na+半径相较于Li+更大,在离子嵌入和脱出的过程需要更大的离子通道,并可能会对材料结构造成破裂、粉化。因此,对钠离子电池的材料选择更加苛刻。本论文设计合成了两种具有纳微复合结构的高性能钠离子电池正极材料,测试了其相关的物化结构特征以及钠离子电池正极的电化学性能。主要研究内容与创新点如下:(1)使用简便易行的碳酸盐共沉淀方法合成微米球前驱体,经高温煅烧后,得到纯相的P2相层状过渡金属氧化物—Na0.67Ni0.33Mn0.6702 产物。P2-Na0.67Ni0.33Mn0.6702 作为钠离子电池正极材料,具有较高的比容量(108mAh/g)、稳定的循环特性(200圈后容量保持率91%)和优异的倍率特性(15C大电流下仍达到80mAh/g)。该材料为设计和调控纳微结构的钠离子电池正极材料提供了一个新途径。(2)设计并构筑了纳米NaFeP04@多孔碳基底的纳微复合材料。该复合材料由纳米尺度NaFePO4颗粒镶嵌于具有三维电子导电网络和介孔结构网络的碳基质构成。电化学测试结果表明,用作钠离子电池正极材料时,纳米NaFePO4@多孔碳基底的复合材料表现出理论容量96%的容量发挥和优异的高倍率性能。纳米NaFePO4@多孔碳基底的复合材料表现出良好的电化学性能,主要得益于以下几点:首先,纳米级NaFePO4颗粒限域于碳基底中,短距离的钠离子扩散有利于提高材料利用率,发挥材料比容量;其次,低温煅烧条件下NaFePO4具备较低的结晶度,同样有利于突破Maricite结构中钠离子传输路径的阻碍;再者,无定形多孔碳基底使该复合材料具有三维高效的电子和离子输运网络以及可能存在的界面储钠现象。