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一、研究背景近年来，钠离子电池受到人们的普遍关注。钠是地壳中含量最多的元素之一，并且与锂有相似的化学性质。与锂离子电池相比，钠离子电池具有更多的优势，人们研究钠离子电池就是因为可利用的钠资源丰富，价格便宜。𝑁𝑎0.44𝑀𝑛𝑂2由于具有独特的三维隧道结构，可以促使𝑁𝑎+的迁移，引起了研究者的极大兴趣。𝑁𝑎0.44𝑀𝑛𝑂2是正交晶系，属于Pbam群，锰离子处于两种环境中，全部的𝑀𝑛4+和一半的𝑀𝑛3+处于MnO6的八面体碱离子位置，另一半的𝑀𝑛3+处于四方锥碱离子位置。MnO5四方锥和2个一组或三个一组的八面体MnO6连接成链，形成两种隧道结构的骨架，在隧道结构中，两种钠离子位处于大的S型隧道中，另一种钠离子位处于小隧道中。根据这种晶体结构可以推断，钠离子主要沿着c轴方向扩散，n(Na)/n(Mn)=0.44的比例与Na(1)位置被完全填充和S型的隧道有一半被填充是相对应的。二、实验方案1、制备活性物质𝑁𝑎0.44𝑀𝑛𝑂2的合成方法主要有高温固相法、熔盐法、水热法、聚合物热解法等，不同的合成方法使材料具有不同的性能，因此，研究不同的方法具有重要的意义。本次实验中，我们通过高温固相法合成𝑁𝑎0.44𝑀𝑛𝑂2。高温固相法通常是在高温下，将固相化合物按一定比例在一定气氛下煅烧，冷却后得到目标产物。因其成本低，工艺直观，操作简单等优点得到了广泛的应用。将锰盐和钠盐按一定的比例研磨，在高温下热处理得到𝑁𝑎0.44𝑀𝑛𝑂2。具体步骤：（1）碳酸锰600℃煅烧12h制备三氧化二锰。（2）0.23318g𝑁𝑎2𝐶𝑂3和0.78937g𝑀𝑛2𝑂3混合研磨，900℃煅烧15h。产物为𝑁𝑎0.44𝑀𝑛𝑂22、制备电池（1）配置1M硫酸钠溶液，冷却，待用；（2）按𝑁𝑎0.44𝑀𝑛𝑂2：乙炔黑：PTFE=80:15:5，称取适量药品，在小烧杯中混合，并加入少量乙醇溶解，搅拌至均匀，使PTFE纤维化；（3）将烧杯放入80℃的恒温水浴锅中，在水浴上使酒精微沸进行破乳，直至电极活性物质呈团状；（4）称取1cm×1cm的不锈钢网的质量，将活性物质均匀的涂覆在不锈钢网基体上，于80℃的鼓风干燥箱中烘干12小时；（5）干燥完成后，用10MPa压片，再称取涂有活性物质的不锈钢网的质量，制成试验用电极；（6）将电极以及隔膜在1M硫酸钠溶液中浸泡5小时，然后按照从下而上夹具，负极，隔膜，正极，隔膜，夹具的次序将电池装好。然后用皮筋固定；三、性能测试结果1、XRD图与标准卡(PDF:27-0750)吻合，没有出现杂峰，以此可以确定得到𝑁𝑎0.44𝑀𝑛𝑂2。2、循环性能分析010203040506070809010001020304050607080SpecificCapacity(mAhg-1)CycleNumber从图中可以看出，𝑁𝑎0.44𝑀𝑛𝑂2在循环过程中结构比较稳定，发生的结构变化较小，容量衰减速度较小，材料有较好的循环性能。1020304050607080Intensity(a.u.)2Theta(degree)3、循环伏安分析-0.10.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.01.1-0.00020-0.00016-0.00012-0.00008-0.000040.000000.000040.000080.000120.00016Current(mA)Voltage(V)样品在扫描范围内出现了多对比较对称的氧化还原峰，多对氧化还原峰代表Na在𝑁𝑎0.44𝑀𝑛𝑂2的嵌入和脱出是多相反应，到目前为止，反应机理还未完全搞清楚。氧化峰与还原峰之间的电位差体现了充放电过程中的极化程度，电压差越小，说明电化学过程越迅速，可逆性越好。此材料的氧化峰和还原峰分开较明显，且较清晰，说明样品具有很好的电化学可逆性。4、交流阻抗分析采用Zview阻抗谱拟合软件对材料阻抗数据进行拟合。EIS曲线由高频区的半圆和低频区的直线组成，半圆与实部截距代表Rct表示电荷转移电阻，直线部分与钠离子在内部扩散产生的Warburg阻抗有关。01020304050600102030405060-Z''(Ohm)Z'(Ohm)