东京理科大学：成功研发出具有高能量密度的钠离子电池

近日，东京理科大学理学部第一部应用化学科的教授駒场慎一等领导的研究团队宣布，其成功合成了用于钠离子电池和钾离子电池的新型负极材料「ZnO铸具硬碳(HC-Zn) 」。据称，其使用HC-Zn作为负极的钠离子电池能够达到与当前商用锂离子电池相匹敌的高能量密度。

在普通的锂电池中，一般使用石墨作为电池负极材料。但由于钠-石墨层间化合物在热力学上存在不稳定性，因此无法使用石墨作为钠离子电池的负极材料，因此钠离子电池使用硬碳(难以被石墨化的碳)作为负极材料。硬碳是由石墨烯随机堆叠而成，具有纳米级孔隙，因此可以实现钠离子的可逆嵌入和脱嵌。同时，此研究小组合成了以MgO为模具的硬碳，并报告了其作为负极材料的性能。对此，此研究小组的研究目标旨在创造出性能更优越的新负极材料。

另外，此研究扩展了先前报告的MgO铸具硬碳的研究，前瞻性地研究了具有与Mg相似性质的Zn和Ca的可能性。通过系统地改变Zn和Ca的原料配比，合成了多种硬碳，并对其作为负极材料的性能进行了评估。

结果表明，在以ZnO为铸具的硬碳中，当将葡萄糖酸锌和醋酸锌的配比设定为75：25时，其展现出了最为优异的性能（可逆容量为464 mAh/g，初期库伦效率为91.7％）。此外，还制备出了使用该负极材料的钠离子电池，并证明其具有312 Wh/kg惊人的能量密度的卓越性能。这一数值可与LiFePO4锂离子电池相媲美。此外，在钾离子电池（半电池）中，结果称其也具有381 mAh/g这一极高数值。

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