韩国研究人员提出以硫化铜为电极材料 可延长钠离子电池可循环性

锂离子电池（LIBs）自面市以来，已被广泛应用于各种电化学储能应用，包括移动设备、电动汽车和储能系统（Ess），是最受欢迎的可充电电池类型之一。但是，随着需求的增加，其价格在过去几年也有所上涨。 由于钠的天然储量高、成本低，而且化学性质与锂相似，因此，钠离子电池（SIBs）有望成为锂离子电池的替代品。人们对SIB电池越来越感兴趣，但是，由于缺乏合适的电极材料，SIB电池的商业化还远末实现。

据外媒报道，韩国高级科学技术研究院（KAIST）的研究人员提出新策略，以硫化铜为电极材料，延长钠离子电池可循环性。使用这种材料，可以促进SIB电池的高性能转换反应，并有望实现SIB电池的商业化。

Jong Min Yuk教授领导的团队证实了利用硫化铜稳定钠储存机制。硫化铜是一种优良的电极材料，因其独特的耐粉碎转化反应机理，具有高容量、高速率和长周期循环能力，从而促进容量恢复。研究结果表明，使用硫化铜时，钠离子电池每天充电一次，使用寿命可达5年以上。而且，硫化铜含有丰富的铜和硫等天然材料，比锂离子电池具有更好的成本竞争力，锂离子电池使用的是锂和钴。

锂离子电池采用石墨等插层材料作为负极，由于插层间距不足，这些材料无法大量存储钠。因此，人们开始探索转化和合金化反应型材料，以满足负极部分的高容量需求。然而，与插入反应不同，在转化和合金化反应中，材料的体积膨胀通常较大，而且晶体会突然发生变化，进而破坏活性物质，导致容量严重退化。

研究团队发现，在转化反应中，对于实现耐粉碎转化反应和容量恢复，半共格相界面（semi-coherent phase interface）和晶界起到关键作用。硫化铜通过渐进性的晶体变化，生成半共格相界面，最终阻止颗粒的粉碎。基于这一独特的机理，研究人员证实，无论大小和形态如何，硫化铜都具有高容量和高循环稳定性。Yuk教授表示：“使用硫化铜，可以促进钠离子电池的发展，有助于开发低成本储能系统，并解决微尘问题。”