鈉離子電池因其資源豐富，價格低廉，引起人們越來越多的關注。關于構建應用于大規(guī)模儲能的鈉離子電池體系，選擇合成簡單，成本低廉的原材料是非常關鍵的。最近，同濟大學車用新能源研究院黃云輝教授、羅巍研究員和馬里蘭大學胡良兵教授團隊合作在國際優(yōu)秀期刊ACSEnergyLetters上發(fā)表了題為APerspectiveonElertrodeMaterialsofSodium-ionBatteriestowardsPracticalApplication的展望性文章，同濟大學博士生黃洋洋為本文的第一作者。該論文重要介紹了幾種具有實際應用潛力的鈉離子電池電極材料以及這幾種材料的發(fā)展前景。

文章闡述了鈉離子電池電極材料商業(yè)化的需求，在此基礎上，詳細分析了鈉離子電池的研究狀況以及產業(yè)化的現狀。在正極材料方面，文章重要介紹了鐵錳基層狀氧化物，鐵錳基普魯士藍以及鐵基聚陰離子化合物在鈉離子電池中的應用和存在的問題，負極材料方面，文章重要介紹了硬碳材料以及合成硬碳成本低廉的前軀體。

文章的最后討論了以上材料存在的問題及未來發(fā)展方向，簡單介紹了目前鈉離子電池商業(yè)化情況。同時還比較了水系鈉離子電池和鉛酸電池優(yōu)缺點，展望了水系鈉離子電池在大規(guī)模存儲的應用。

圖1.(a)P2型的Na2/3Mn1/2Fe1/2O2充放電曲線圖。(b)O3型的Na2/3Mn1/2Fe1/2O2充放電曲線圖。(c)不同Na3N含量的Na0.67[Fe0.5Mn0.5]O2循環(huán)壽命圖。(d)Na0.9Cu0.22-Fe0.3Mn0.48O2的XRD圖譜。(e)Na0.9Cu0.22-Fe0.3Mn0.48O2循環(huán)壽命圖。(f)Na0.9Cu0.22-Fe0.3Mn0.48O2正極和硬碳負極組成的2Ah軟包電池。(g)軟包電池的循環(huán)壽命圖。(h)NaNi1/3Mn1/3Fe1/3O2正極和硬碳負極組成的1Ah軟包電池充放電曲線圖。(i)NaLi0.05Ni0.3Mn0.5Cu0.1Mg0.05O2不同電流下的循環(huán)壽命圖。

圖2.(a)Na3V2(PO4)2F1+2xO2-2x(0≤x≤1)的結構示意圖。(b)不同聚合物材料的工作電位。(c-d)Na3V2(PO4)2F1+2xO2-2x(0≤x≤1)的充放電曲線圖。(e)Na2Fe2(SO4)3的結構圖。(f)Na2Fe2(SO4)3的充放電曲線圖。

圖3.(a)Na1.92FeFe(CN)6的充放電曲線圖。(b)去除H2O后的Na2MnFe(CN)6充放電曲線圖。(c)10kg到100kg的普魯士藍大規(guī)模合成設備圖。(d)大規(guī)模合成的普魯士藍循環(huán)壽命圖。(e)普魯士藍為正極硬碳為負極的軟包電池產品圖。(f)室溫下軟包電池的循環(huán)壽命圖。(g)不同溫度下的軟包電池容量保持率圖。(h)高溫下軟包電池循環(huán)壽命圖。(i)Cu-Fe普魯士藍作為正極Mn-Fe普魯士藍作為負極的水系鈉離子電池示意圖。

圖4.(a)葡萄糖在不同溫度下熱解得到的硬碳的充放電曲線圖。(b)不同碳化溫度得到的硬碳的充放電曲線圖。(c)以硬碳為負極的2Ah軟包電池產品圖。(d)軟包電池倍率性能圖。(e)軟包電池循環(huán)壽命圖。(f)可樂麗公司硬碳產品的充放電曲線圖。(g)硬碳“嵌入-吸附“機理圖。(h)硬碳”吸附-嵌入“機理圖。(i)硬碳”吸附-填充“機理圖。