非晶硫化鉬是一種由過渡金屬鉬和非金屬硫元素共同組成的化合物，其外觀呈棕黑色固體粉末，具有獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，所以廣泛應(yīng)用于鈉離子電池電極材料中。與普通的同類電池相比，含有非晶鉬硫化物材料的鈉電池?fù)碛懈蟮睦碚摫热萘俊⒏斓某潆娝俣群透叩陌踩缘葍?yōu)勢(shì)，因而更符合未來的發(fā)展需求。
在新能源汽車、消費(fèi)電子產(chǎn)品、5G通訊、智能家電、新老基建等新興產(chǎn)業(yè)和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展的背景下，儲(chǔ)能電池需求極為強(qiáng)勁。據(jù)業(yè)內(nèi)人士預(yù)測(cè)，到2030年全球電池儲(chǔ)能市場(chǎng)的復(fù)合年增長(zhǎng)率或達(dá)到23%；年市場(chǎng)收入從2020年的20億美元增加到2030年的約160億美元。其中，預(yù)計(jì)到2030年，亞洲地區(qū)和北美地區(qū)將成為主要增長(zhǎng)點(diǎn)，將分別占電網(wǎng)電池儲(chǔ)能總?cè)萘康?6.2%和32.4%。
從目前的市面上來看，儲(chǔ)能電池主要是鉛酸電池和鋰離子電池。鉛酸電池由于續(xù)航性能一般和對(duì)生態(tài)環(huán)境污染較嚴(yán)重的原因，逐漸被鋰離子電池所取代。但是，隨著市場(chǎng)對(duì)鋰電池需求的不斷增加，鋰資源逐步減少甚至出現(xiàn)供不應(yīng)求的局面，進(jìn)而促使鋰價(jià)升高，增加電池成本，壓縮下游生產(chǎn)企業(yè)利潤(rùn)空間。
因此，為了緩解鋰資源供應(yīng)緊張的局面及降低電池生產(chǎn)成本，研究者開發(fā)了非鋰基金屬離子電池如鈉電池、鉀電池和鋅電池等，它們的電極材料大多是結(jié)晶材料。然而，結(jié)晶材料卻存在以下幾個(gè)問題：一是離子嵌入/脫出動(dòng)力學(xué)慢；二是晶體易出現(xiàn)粉化的情況，進(jìn)而導(dǎo)致電池容量嚴(yán)重衰減。
得益于非晶材料的出現(xiàn)，非鋰基金屬離子電池有望進(jìn)一步發(fā)展。非晶材料又稱為無(wú)定形或玻璃態(tài)材料，與結(jié)晶材料相比具有更多的活性位點(diǎn)、更快的動(dòng)力學(xué)及更好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，這使得它能容納更多的非鋰基離子。
據(jù)中鎢在線了解，目前中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究者已通過各向同性生長(zhǎng)法構(gòu)筑了非晶硫化鉬-石墨烯二維異質(zhì)結(jié)構(gòu)，并將其應(yīng)用于儲(chǔ)鈉體系中。研究表明，非晶硫化鉬二維異質(zhì)結(jié)構(gòu)在儲(chǔ)能過程中具有更快的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，因?yàn)樵趦?chǔ)鈉過程中有較多的離子遷移數(shù)和較低的儲(chǔ)鈉反應(yīng)活化能，且與電解液有較好的浸潤(rùn)性。此外，該異質(zhì)結(jié)構(gòu)還有優(yōu)異的倍率穩(wěn)定性，這得益于其在儲(chǔ)鈉過程中可忽略的各向同性體積膨脹和超快的電化學(xué)動(dòng)力學(xué)。
總的來說，含有非晶硫化鉬材料的鈉離子電池的續(xù)航性能、循環(huán)性能和倍率性能等特點(diǎn)都較為卓越，因而更有助于鈉電池在實(shí)際生活中得到普及。
