【后锂电池】(二)钠电池：利用铁的氧化还原反应

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由于负极可利用硬碳，与锂离子充电电池研究一样，探索可实现高容量化正极材料的开发也日益活跃。最近备受关注的是，可实现高容量化、且不同于锂离子充电电池的正极材料。其中之一就是可利用铁的3价和4价氧化还元反应。锂离子充电电池不会发生铁氧化还原反应，只能利用镍、锰和钴等过渡元素的氧化还原反应。

实际上，东京理科大学发布的铁类层状正极材料Na2/3（Fe1/2Mn1/2）O2的比容量为190mAh/g。特点是，显示出了钠和氧形成三棱柱网格的P2型层状构造。

仅以铁构成的NaFeO2一般采用钠和氧形成八面体网格的O3型积层构造，以3.5V以上电压充电时，随着铁离子的移动会发生不可逆相变。而P2型Na2/3（Fe1/2Mn1/2）O2即使充电电压超过3.5V，也可以根据铁的氧化还原反应获得可逆容量，充电电压提高至4.5V时仍能维持层状构造。

东京理科大学的研发小组认为，虽然Na2/3（Fe1/2Mn1/2）O2的平均电压只有2.75V，但比容量高，因此能确保能量密度超过正极材料采用LiFePO4的锂离子充电电池（图6）。另外，东京理科大学综合研究机构讲师薮内直明称，目前通过使铁和锰的比例各占一半来维持P2型，“如果减少锰的用量后仍能维持P2型的话，还能进一步提高容量”。 

图6：利用新的正极材料实现190mAh/g的比容量 东京理科大学在本届电池研讨会上就拥有高比容量的正极材料Na2/3（Fe1/2Mn1/2）O2发表了演讲。钠和氧以三棱柱构造（P2型）排列（a）。通过锰和铁的氧化还原反应实现了190mAh/g的高容量（b）。虽然新材料的平均电位稍低，只有2.75V，但作为电池可实现高能量密度（c）。