安徽芜湖：配电网故障“秒级”自愈

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引言水相钠离子储能相对于锂离子电池有低成本和高安全性能的优势，芜湖网故但是其较大的离子半径在电化学反应中带来了挑战。文献链接：配电Structuralwateranddisorderedstructurepromoteaqueoussodium-ionenergystorageinsodium-birnessite.NatCommun10,4975(2019),doi:10.1038/s41467-019-12939-3本文由Narcissus供稿欢迎大家到材料人宣传科技成果并对文献进行深入解读，配电投稿邮箱:[email protected].投稿以及内容合作可加编辑微信：cailiaorenVIP.。

障秒该成果以题目Structuralwateranddisorderedstructurepromoteaqueoussodium-ionenergystorageinsodium-birnessite发表在NatureCommunications上并选为EditorsHighlights。结果表明，安徽高钠以及无序晶型的Birnessite结构可以提供稳定的2.5V电压窗口，安徽原位同步辐射测试进一步显示在高位电压放电时存在钠离子和水同时脱出，以防止层间距的过度增加从而稳定其层状结构。图文导读Figure1.钠锰氧化物的TEM和中子PDF分析a.Na0.27MnO2材料的TEM图，芜湖网故尺寸单位，芜湖网故50纳米b.钠锰氧化物材料的中子散射测试PDFc.Na0.27MnO2于钠锰氧化物中的物相比例分析Figure2.钠锰氧化物的中子散射PDF.每个峰(P1到P7)对应的原子对(a)结构水(b,d,e,g,i)Mn5O8的polyhedra单元(黑色)以及(c,f,h)MnO2的polyhedra单元(蓝色)Figure3.晶型形成机理图.由钠离子插入驱动的固相反应形成Na0.27MnO2-0.65H2O结构Figure4.在半电池(a,b,c)和全电池中(d,e,f)的Na0.27MnO2电化学测试.Figure5.原位XRD表征Na0.27MnO2材料.在0.75mVs-1以及-1.25V到1.25V(vsAg/AgCl)的两个CV测试显示(001)basal间距以及(020)bragg间距的变化Figure6.氧化还原反应中钠离子和水的移动示意图.显示了钠离子和水在充电池同时脱出，充电时同时插入的机制Figure7.XPS和DFT分析Na0.27MnO2.a.XPSofNa1sb.充电到1.25V(vsAg/AgCl)的Na0.27MnO2电极的valencebandXPS结果与DFT计算Figure8.无序晶型结构对电压窗口的影响.a.OK-edge的softXASb,c,d.相对晶型无序MnO2,晶型有序MnO2以及商用MnO2的CV,Tafel斜率以及电容量总结：发表结果主要提供了结构水以及无序晶型如何提高水相钠离子储能，特别是水和钠离子在高电位的移动机制提供了水对改善层状结构的储能稳定性的新思路。

Birnessite二氧化锰是由MnO6的单元结构以及内层阳离子和结构水组成的层状材料(层间距7Å)，配电但是它在水相储能中受限于其有限的氧化还原活性及较窄的电压窗口。为了解决钠离子在正极氧化物材料中的可逆穿梭反应，障秒目前有用其他负离子替代氧化物的氧原子，障秒以降低反应过程中与钠离子之间的结合力，比如使用类似普鲁士蓝的材料。

成果简介近期，安徽新罕布什尔大学XiaoweiTeng教授提供了有效的方式提高水相钠离子储能的氧化还原反应以及稳定的电压窗口，安徽从而增加了Birnessite放电容量以及循环性能(在全电池1Ag-1的电流密度下以及5000次充电后仍有83mAhg-1的容量)。

层状的NaxMnO2虽然在锂或钠离子电池中研究较多并具有较高的容量，芜湖网故但其反应机制还不确定，同时在高电位充电中会产生晶格塌陷带来容量衰减配电实用新型专利：授权时间在一年左右。

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