文 献 综 述
摘要：目前，先进的储能系统普遍采用锂离子电池技术。随着电动汽车的普及、太阳能发电、风力发电等存储设备的发展，锂资源问题将成为制约储能系统发展的关键。鉴于此，发展大规模储能应用的室温钠离子电池具有重要意义。钠元素和锂元素有相似的物理、化学特性及储存机制；且由于钠资源储量丰富、成本低廉，被视为有望替代锂离子电池的下一代电池。本文对钠离子电池进行了简单介绍，并对我们要使用的类石墨烯碳片的石墨烯结构性能以及二氧化钛的结构性能做出表述。本次实验采用溶胶凝胶的方法，制备均一、纯相的纳米复合材料，用于钠离子电池负极，改善其倍率性能和循环性能。
1.引言
能源转换和储存已成为我们日常生活福利的关键问题。 迫切需要使用可再生和更清洁的能源，例如太阳辐射，风和波浪，带来了调节时间可变并且在空间中扩散的能量源的问题。这些能量源需要存储非高峰时段期间的电力并且在高峰时段期间释放存储的能量，使得可以显著地提高供电系统的效率，稳定性和可靠性。就能量密度而言，最合适的能量存储形式是化学能[1,2]。自从日本Sony公司在1991年宣布第一款商业化的锂离子电池以来，锂离子电池已经迅速进入人们的日常生活之中。与此同时，锂元素在地壳中的储量不足以满足人们日益增长的需求。从长远考虑，锂的价格也将提高。因此，寻找新型电池十分必要，具有重要意义。钠与锂处于同一主族，它们有很相似的性质。钠离子电池的基本工作原理与锂离子电池基本相同，在充放电过程中，碱金属离子在正负极之间反复嵌入和脱嵌。
2.钠离子电池
钠离子电池与锂离子电池相比有两个突出的优势：①原料资源丰富，成本低廉，分布广泛；②钠离子电池的半电池电势较锂离子电势高0.3~0.4V，能利用分解电势更低的电解质溶剂及电解质盐，电解质的选择范围更宽[5]。必须指出，就能量密度而言，Na基电池将难以与Li基电池竞争。虽然有这些考虑，人们对钠离子技术的研究还是日益增加。它们可以被考虑用于重量和足迹要求不太剧烈的应用中，例如存储非高峰和波动的可再生能量，如风力和太阳能场。在任何情况下，Na离子电池对于电网的非常低成本系统存储，这可以使可再生能源成为主要能源，而不仅仅是补充能源。
2.1钠离子电池简介
钠离子电池的工作原理与锂离子电池相似，在充放电过程中，钠离子在正负极之间来回移动，被称为“摇椅”式电池或钠离子电池。正极材料一般为电势较高的嵌钠化合物，如钴酸钠、锰酸钠和磷酸锰钠等。负极材料有石墨和活性炭等。电解液为NaPF6和NaClO4等钠盐溶于有机溶剂，溶剂和锂离子电池一样采用碳酸乙烯酯（EC）、碳酸丙烯酯（PC）和碳酸二甲酯（DMC）等。隔膜一般用聚丙烯烃类树脂将正极与负极隔开，常用聚丙烯（PP）和聚乙烯（PE）微孔膜。钠离子电池是由正极、负极、电解液、隔膜、导电剂、粘结剂、集流体和外壳等组成。充电时，钠离子从正极脱嵌经过电解液嵌入负极，电子则从正极经外电路到负极。此时，负极处于富钠状态而正极处于贫钠状态。放电时正相反，钠离子从负极脱嵌经过电解液嵌入正极，电子从负极经外电路到正极，正极处于富钠状态[6,7]。
根据钠离子电池的充放电原理可以看出，电极材料是钠离子电池技术的关键，只有研发出适于钠离子稳定脱嵌的正负极材料，才能推进钠离子电池的实用化。正极材料主要包括层状材料和聚阴离子材料等；负极材料主要包括嵌入类材料(碳材料等)、合金类材料(Sn，Sb，P等)和转化类材料(金属氧化物/硫化物)等。
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