【后鋰電池】(二)鈉電池：利用鐵的氧化還原反應

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由於負極可利用硬碳，與鋰離子充電電池研究一樣，探索可實現高容量化正極材料的開發也日益活躍。最近備受關注的是，可實現高容量化、且不同於鋰離子充電電池的正極材料。其中之一就是可利用鐵的3價和4價氧化還元反應。鋰離子充電電池不會發生鐵氧化還原反應，隻能利用鎳、錳和鈷等過渡元素的氧化還原反應。

實際上，東京理科大學發布的鐵類層狀正極材料Na2/3（Fe1/2Mn1/2）O2的比容量為190mAh/g。特點是，顯示出了鈉和氧形成三棱柱網格的P2型層狀構造。

僅以鐵構成的NaFeO2一般採用鈉和氧形成八面體網格的O3型積層構造，以3.5V以上電壓充電時，隨著鐵離子的移動會發生不可逆相變。而P2型Na2/3（Fe1/2Mn1/2）O2即使充電電壓超過3.5V，也可以根據鐵的氧化還原反應獲得可逆容量，充電電壓提高至4.5V時仍能維持層狀構造。

東京理科大學的研發小組認為，雖然Na2/3（Fe1/2Mn1/2）O2的平均電壓隻有2.75V，但比容量高，因此能確保能量密度超過正極材料採用LiFePO4的鋰離子充電電池（圖6）。另外，東京理科大學綜合研究機構講師藪內直明稱，目前通過使鐵和錳的比例各佔一半來維持P2型，“如果減少錳的用量后仍能維持P2型的話，還能進一步提高容量”。 

圖6：利用新的正極材料實現190mAh/g的比容量 東京理科大學在本屆電池研討會上就擁有高比容量的正極材料Na2/3（Fe1/2Mn1/2）O2發表了演講。鈉和氧以三棱柱構造（P2型）排列（a）。通過錳和鐵的氧化還原反應實現了190mAh/g的高容量（b）。雖然新材料的平均電位稍低，隻有2.75V，但作為電池可實現高能量密度（c）。