添加氧化锡纳米晶体可以提高电池性能

日本筑波大学材料科学研究所YusukeYamauchi及其同事研发了覆盖有序介孔碳的氧化锡纳米粒子（SnO2NPs），表面的理想碳框架介孔结构一目了然，氧化锡纳米粒子承受了高度负载（高达80wt％）均匀分布在基质内。

研究人员利用石墨烯结构支撑氧化锡纳米晶体，并找到了一种新的方法来改善钠离子和锂离子电池性能。

华盛顿州立大学机械与材料工程学院助理教授Min-KyuSong在接受“R＆D杂志”采访时表示，将氧化锡与石墨烯三维结构结合起来足以提高这两类型的电池性能。

“我们开发出了双功能材料，应用在锂离子和钠离子电池中表现都，”Song说。“两者的化学性质非常相似，但是钠离子比锂离子更大、更重。”

“一些通常对锂离子有益的材料有时会对钠离子造成不利影响，”他补充说。“但氧化锡材料对这两种离子都有好处。”

用这种新技术不仅可以证明钠离子电池比锂离子电池更廉价，更由于锂被业界认为是一种日益减少的稀缺资源，设法减少对锂的开采，也有助于解决物质可持续性发展的问题。

由于锂离子电池可以在较小体积内储存大量能量，因此常用于微型便携式电子产品以及小型电动汽车。

锂离子电池的电化学性能严重依赖于电极材料的性质和特性。预期好的材料对具有高容量，良好的倍率性能，杰出的能量循环稳定性、低成本、较高的安全性，同时对环境零污染。

钠离子电池中的钠离子在电池的阳极和阴极之间不停有序运动从而产生电力。虽然这种电池成本低，对大中型能源存储设备公司具有很强的吸引力，但它们储存的能量并不像锂离子电池那么多。电池制造商又在探求仅用一种阳极材料来生产锂离子和钠离子电池的技术。

添加氧化锡的电池阳极具有储存原先传统电池几乎三倍石墨能量的潜力。然而，氧化锡也有自己的缺点，虽然比较容易制造，但它经常会由于很快磨损消耗而停止工作。

研究人员研究出了与三维石墨烯结构紧密结合的超细纳米晶体二氧化锡，从而克服了这一障碍。这种混合材料结构坚固、连接良好、表面多孔，更易充分接触以致更好地传输电子和离子。

研究人员在测试纳米晶体后发现，这种材料可以提高两种电池的充电容量及其速率。

“我们使用电动汽车需要更多的能量，因此必须使用锂离子电池，”宋说。“问题在于锂离子电池之前制造的成本太高。”

“制备钠离子电池可以更便宜，但我们不想过多浪费电池性能，”他补充说。“我们要开发出性能更好价格更便宜的电池。钠离子电池的出现，替代锂电池用在不同的生产领域，这样我们就不需要像锂离子电池一样的高能量高密度的电池”。

宋说，研究团队正在与更多基金资助机构合作，有利于在大规模商业生产中上推行新技术。