Nature Communications新出：双极电极引领钠离子电池设计新方向

仪器信息网讯　　可充电电池广泛应用于移动设备和大规模能源储存。然而，可充电电池的大规模应用不仅消耗了大量的不可再生资源，而且产生了大量的电池废弃物，对环境和生态造成了极大地威胁。通过回收和再利用废旧电池，不仅可以减少对电池关键材料资源的需求，也能减轻对环境和生态的不利影响。广东工业大学林展课题组在Nature Communications上发表了 “Sustainability-inspired cell design for a fully recyclable sodium ion battery”的最新研究成果，提出在钠离子电池中引入双极电极设计的思路，实现了电极材料高效回收利用。结果表明，以铝箔作为共享集流体，Na3V2(PO4)3作正极的钠离子电池中，Na3V2(PO4)3回收率接近100%，元素铝回收率接近99.1%，固相材料回收率达98.0%。该研究指明了下一代钠离子电池技术新的研究方向。

　　钠离子电池是锂离子电池的理想替代品，然而其大规模应用势必产生资源和环境问题。可回收电池设计是实现电池可持续发展的有效途径。一个典型的电池结构主要由配件、电解液、隔膜、正极材料、负极材料和集流体六部分组成，其中配件、电解液和隔膜的回收相对容易，而成本较高的正、负极电极单元回收较困难。双极电极设计，以铝作为共享集流体，可以实现电极材料的高效回收，而铝和钠不发生合金化反应是该设计的基础。

传统单极电极(左)和新型双极电极(右)

　　金属钠和水可以生成氢氧化钠，氢氧化钠和铝可以生成偏铝酸钠；向偏铝酸钠中加入盐酸，可以生成氢氧化铝和氯化钠。以上简单的化学反应，组成了实现电池材料的循环利用的基本思路。

循环利用示意图

　　研究表明，循环再生的Na3V2(PO4)3@C(NVP@C)正极材料，通过XRD衍射比对、充放电测试和循环伏安测试，证实了其仍具有与之前相近的电化学性能，说明了该思路的可行性。

　　XRD衍射比对、充放电测试和循环伏安测试

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　　https://www.nature.com/articles/s41467-019-09933-0