蓋世汽車訊 據外媒報導，最近在期刊《Nano Macro Small》上發表的一篇文章中，由中國和德國研究人員組成的團隊探討了鈷錫（Co-Sn）硫化物的合成方法，以提升鈉離子電池（SIB）的性能和穩定性。該研究旨在解決鋰離子電池（LIB）的局限性，通過優化先進陽極材料的合成工藝，開發更高效、可持續的鈉基儲能系統。

（圖片來源：onlinelibrary.wiley.com）

鈉離子電池技術進展

近年來，作為LIB富有前景的替代品，SIB日益受到關注，這要歸功於鈉的儲量豐富且成本較低。但是SIB存在一定的局限性，如容量損失快和反應動力學緩慢。這些問題源於鈉離子半徑較大，可能導致電極材料結構不穩定。

為了解決這個問題，過渡金屬硫化物（如鈷和錫硫化物等）被視為SIB陽極的有潛力選項。它們具有高比容量和存儲多個電子的能力，有望提高電池性能。

探討二元金屬硫化物的合成過程

在這項研究中，該團隊利用不同的硫化和碳化順序來合成碳包覆鈷錫硫化物（CSS），以探討加工順序如何影響電化學性能。

研究人員製作了三種變體：CSS-C0（僅硫化）、CSS-C1（同時進行硫化和碳化）和CSS-C2（先硫化后碳化），並使用一系列表徵技術來分析合成材料。結果發現，所採取的合成方法能夠明顯影響Co-Sn硫化物陽極的電化學性能。通過一步法制備的CSS-C1樣品表現出優異的鈉離子存儲動力學，在電流密度為0.5 A g-1時可逆容量達到575 mAh g-1。值得一提的是，它在10 A g-1下經過2300次迴圈後的容量保持率達90.2%，具有卓越的穩定性。與之相反，CSS-C0和CSS-C2的性能表現較差，‌CSS-C0僅迴圈70次后失效。

研究人員強調，一步合成法提高了結晶度，可以減少結構缺陷並提升電導率，有助於提高CSS-C1的電化學穩定性。此外，CSS-C1中的碳硫（CS）鍵有利於電子轉移，並減輕鈉離子存儲過程中的體積變化，從而進一步提高迴圈穩定性。電化學評估證實，CSS-C1在多個迴圈中保持了出色的可逆性。

增強型鈉離子電池的實際應用

這項研究對於開發先進的SIB具有重要意義，尤其適合電網穩定和可再生能源整合等大規模儲能應用。Co-Sn硫化物的優化合成，特別是CSS-C1陽極，解決了容量下降和動力學緩慢等問題，使CSS-C1成為電動汽車和攜帶型電子產等應用的有前景選項。隨著對替代儲能技術的需求不斷增長，該研究突顯了SIB作為LIB可行替代品的潛力，有助於解決資源稀缺和成本挑戰。

這項研究強調了合成方法在優化SIB陽極電化學性能方面的關鍵作用。研究人員表示，未來的工作將側重於擴大這些合成方法的商業用途，並探索其他材料和成分以進一步提高SIB性能。