来源：美国化学学会(ACS)
目前，钠离子电池最大的缺点之一是电池的充、放电时间过长，同时缓慢的放电速率不能给大功率设备输出足够的功率密度。一般而言，在充、放电速率和容量之间有一个权衡，以便在提高充、放电速率的同时不会显著降低电池容量。
日前这个由德国伊尔梅瑙工业大学Yong Lei教授领导的研究一项新研究发表在《美国化学学会期刊》上。这项研究在钠离子电池这方面取得了重大的进步。研究人员展示了一种钠离子电池,其充电、放电速率和容量值达到了有机钠离子电池和锂离子电池的最大值。这一很大提高有助于为钠离子电池在便携设备和可穿戴电子产品中的应用铺平道路。
为了提高钠离子电池性能，研究人员不得不从钠的最基本的性质开始考虑。通过测量钠和锂的电化学势可知它们都易失去电子。这意味着它们可以成为很好的阳极材料。然而，钠离子尺寸比锂离子大了25%。更大的尺寸使钠离子很难嵌入发生化学反应所在的电极晶体结构中。、因此钠离子的移动速率就比较慢，这成为了钠离子电池充、放电速率慢的根源。与该问题相关的还有电荷传输速率和材料的稳定性也需要提高。
尽管研究者不能减少钠离子的大小,但他们可以提高钠离子嵌入到电极的效率。为了做到这一点,研究人员在扩展π-共轭结构电极材料的基础上采用了分子设计策略，进一步操纵了这些分子互相键合的方式。这种设计在物理结构上会形成由多个宽间隔的层组成的平台结构，层间形成一个钠离子可以更快通过的路径。这种延伸π-共轭体系同时也能提高电荷传输速率，使充、放电状态下的电极更稳定，更好地承受钠离子的快速嵌入和脱出。
结构变化也导致了电池性能的显著改善。虽然同样还存在着充放电速率和容量之间的权衡。但新型钠离子电池可以在容量高达72 mAh/g时，可以在比之前报道的有机钠离子电池高1000倍(10A/g对100mA/g)的电流密度下工作(电流密度是电流充放电速率的一种表征)。
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