中科院团队突破钠镍铁电池正极材料技术：比容量提升至123mAh/g

中科院团队突破钠镍铁电池正极材料技术：比容量提升至123mAh/g

中国科学院团队在钠镍铁电池正极材料领域取得重要突破，通过铁元素替代技术将比容量提升至123mAh/g，循环寿命提升27%。这一突破性进展为大规模储能应用提供了新的技术路径。

ZEBRA电池技术优势解析

钠镍氯化物电池（ZEBRA电池）作为可再生能源存储领域的新型解决方案，具有显著的技术优势。其采用熔融四氯铝酸钠作为阴极电解质，配合Na-β氧化铝陶瓷隔膜，在300℃工况下实现高效钠离子传导。这种特殊电解质体系使电池能量密度达到商用磷酸铁锂电池水平（275mWh/g）。

温度控制是ZEBRA电池的关键技术之一。通过保持270-350℃的工作温度窗口，既能确保电化学反应动力学速率，又避免了高温导致的材料降解。实验数据显示，300℃时镍铁阴极材料界面阻抗降低42%。

图1. 用于阴极材料电化学表征的电池的图像和示意图

正极材料技术突破

针对镍/氯化钠颗粒生长这一行业难题，研究团队开发出新型Fe-Ni复合正极材料。通过铁元素替代技术，不仅优化了材料性能，还降低了成本。

• 元素替代：铁元素替代比例达50%，材料成本降低38%。
• 颗粒控制：采用冷压成型工艺，活性相接触面积提升65%。
• 性能表现：在20mA/cm²电流密度下仍保持123mAh/g比容量。

实验数据显示，优化后的Ni50样品在循环200次后容量保持率达91%，较传统材料提升27%。

图2. Ni50样品在300°C温度下在不同电流下记录的电压-电容放电曲线

关键性能验证数据

研究团队对不同铁镍比材料进行了性能测试，实验数据如下：

技术应用前景

该材料体系已通过2000小时高温稳定性测试，适用于电网级储能电站、风光电配套储能系统、工业余热发电存储等场景。研究团队正在开发模块化电池堆设计，预计可将系统能量效率提升至92%以上。

这一突破性进展为大规模储能应用提供了新的技术路径，有望推动钠镍铁电池在可再生能源存储领域的广泛应用。