近日，我校吴兴隆副教授研究小组在材料类国际著名学术期刊Advanced Energy Materials(2018, DOI: 10.1002/aenm.201702504，影响因子：16.721)上发表了题为“A Practicable Li/Na-Ion Hybrid Full Battery Assembled by a High-Voltage Cathode and Commercial Graphite Anode: Superior Energy Storage Performance and Working Mechanism”的文章，成功设计了一类新型实用化锂/钠混合离子电池，具有优异的循环、倍率和低温等储能性能。该类电池结合了锂离子电池和钠离子电池的优点，有望应用于未来高效储能领域，是进一步降低储能成本并实现商品化的一个新途径，为开发先进低成本混合动力电池提供了一种全新的研究方法，因此也对该研究成果申请了发明专利。
为了克服钠离子半径大等因素造成的钠离子电池性能不够优异，以及锂离子电池材料成本价格偏高等问题，本研究工作以前期开发的高比能Na3V2(PO4)2O2F (NVPOF)为无锂正极，市售石墨MCMB为负极，普通锂电LiPF6基电解液为电解质，设计了该类新型实用化锂/钠混合离子电池 (Practicable Li/Na-ion hybrid battery, HLNIBs)，其工作机制如图1所示。
图1. MCMB//NVPOF混合离子电池的工作机制示意图
电化学性能测试结果表明，该MCMB//NVPOF HLNIBs具有高的能量密度约为328 Wh kg−1（根据正极和负极活性物质的质量总和计算而得）。此外，如图2所示，该HLNIBs表现出优异的倍率性能、长的循环稳定性和较好的低温性能。例如，在2.6 A g-1这样的高电流密度下，HLNIBs仍表现出73.9 mA h g-1的比容量；在1.3 A g-1下循环2000圈后，仍然有86.3%的容量保持率；在-25℃的低温下，0.013A g-1充放电时，可逆比容量达96.4 mA h g−1，且循环100圈后仍然有94.5%的容量保持率。此外，还通过恒电流间歇滴定法(GITT)和非原位XRD技术进一步研究了NVPOF电极的反应动力学和Na+/Li+脱嵌过程。
图2.新型MCMB//NVPOF混合离子电池的电化学性能