【摘要】 中国科学院团队首次报道Na₂SeO₃正极材料，放电容量达232mAh/g。深度解析其层状结构特征、氧参与反应机制及产业化应用潜力，为高性价比储能电池开发提供新思路。

钠离子电池的储能优势​

随着风电、光伏等可再生能源并网需求增长，高效储能系统成为能源转型关键。钠离子电池因钠资源丰富、成本仅为锂离子电池的30%，在大规模储能领域展现巨大潜力。近期研究表明，富钠层状材料Na₂SeO₃作为正极材料时，放电容量高达232mAh/g，创下钠基正极材料容量新纪录。

 

​材料特性与结构解析​

通过X射线衍射分析发现，Na₂SeO₃具有非常规层状结构，其晶体排列方式直接影响钠离子传输效率：

图1. ．(a) Na2SeO3和BM- Na2SeO3粉末的XRD谱图;(b)从[010]方向看Na2SeO3的晶体结构及Na位和O位的环境;(c)[001]方向上Na2SeO3的晶体结构;(d) Na2SeO3粉末的SEM;(e) BM- Na2SeO3粉末的SEM。[1]

 

充放电性能与反应机制​

在1.5-4.7V电压范围内，Na₂SeO₃表现出独特的电化学行为：

图2. Na2SeO3和(b) BM- Na2SeO3在1.5 ~ 4.7 V、10 mA g−1条件下的第一、第二和第三条充放电曲线。[1]

■ ​氧参与反应机制​：XPS与DFT模拟证实，充电过程中硒元素价态不变，氧原子电子态密度接近费米能级，表明容量主要来源于氧氧化还原反应

■ ​循环稳定性挑战​：当前材料存在结构降解和硒溶解问题，导致循环性能不佳

 

产业化应用前景​

虽然Na₂SeO₃的循环寿命需进一步优化，但其高容量特性为钠离子电池发展提供新方向：

1.材料成本优势：硒元素储量是钴的50倍，具备规模化应用基础

2.技术兼容性：可采用现有锂电设备生产，降低产业化门槛

3.能量密度突破：理论容量比主流NaFePO₄材料提高40%

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结论与研究展望​

Na₂SeO₃的成功开发证实了氧氧化还原反应在钠电正极材料中的可行性，未来研究将聚焦：

✓ 表面包覆技术抑制硒溶解

✓ 电解质配方优化提升循环稳定性

✓ 层状结构调控增强钠离子扩散速率

 

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