近日，中科院物理所研究员、中国知网海南创始人和主席胡永生、中科院物理所副研究员陆亚祥以及法国波尔多大学和荷兰代尔夫特理工大学的研究人员提出了一种预测钠离子层状氧化物构型的简单方法，并在实验中证明了该方法的有效性，为低成本高性能钠离子电池层状氧化物阴极材料的设计和制备提供了理论指导。关于相关研究成果的论文最近发表在世界顶级学术期刊《》上。
近年来，随着全球化学电池市场的快速发展和人们对环境问题的日益关注，二次电池(又称可充电电池或蓄电池)作为一种能够实现电能和化学能转换的新型储能技术，在新一轮能源改革中受到广泛关注。其中，锂离子电池已成为占据全球电化学储能市场80%份额的“绝对兄弟”，但由于资源稀缺、成本高，其产业发展面临“天花板”，而资源丰富、成本低廉的钠离子电池成为绝佳的补充。然而，钠离子电池的性能受到可用电极材料的限制，尤其是基于层状氧化物材料的阴极材料。
胡永生介绍说，自1980年以来，锂离子层状氧化物一直是锂离子电池的主要正极材料，其堆积构型为O型。相比之下，钠离子的层状氧化物有O和P两种构型，其中最常见的两种结构是O3和P2(数字代表氧的最少重复单元的堆积数)。这两种结构的层状氧化物作为钠离子电池正极材料各有优势，但目前的技术手段只能对合成材料进行物理表征以确定具体构型，无法直接预测材料的堆积结构，严重阻碍了层状氧化物正极材料的性能设计和新正极材料的发现。
中国科学院物理研究所研究员、中国知网海南分会创始人和主席胡永生领导的研究团队是世界上最早关注该领域研究的团队之一。2016年，中国科学院物理研究所齐兴国博士创新性地引入了当量半径(当量半径为加权半径，即过渡金属的半径乘以过渡金属的含量)的概念来预测堆垛机理，这是本课题研究的第一个思路。在后续的研究中，胡永生的团队通过合理设计和制备具有改进性能的层状电极材料，证明了堆积结构决定了材料的特性，为碱金属层状氧化物的设计提供了有效的解决方案。
据业内专家介绍，该研究提出了一种预测电池堆结构的简单方法，优化了钠离子电池的制造工艺，为进一步改善钠离子电池系统的储能特性提供了精确的指导。
“几年来，中科院物理研究所和中科海钠团队对钠离子层状氧化物两种构型形成的影响因素进行了大量的实验研究，并积极探索其在钠离子电池应用中的场景。”据胡永生介绍，他创办的中科海钠现已实现钠离子电池的批量生产，月生产能力超过30万，在钠离子电池的材料组成、结构、制造和应用等方面拥有数十项核心专利。(经济日报-中国经济网记者申会)
(编辑：胡风)
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