研究
钠离子电池技术因钠资源的储量优势和制造过程中的成本优势引起了广泛关注。以硬碳为代表的碳材料是目前最常用的负极材料,但其较低的理论容量限制了钠离子电池能量密度的提升。锑和铋可通过与钠离子发生可逆的合金化反应实现储钠,具有高理论容量、高稳定性和高电导率,是极具潜力的新型负极材料。但由于不同合金相间的体积差异,锑和铋的钠化/脱钠过程伴随较大的体积膨胀,表现出结构稳定性较差、电极界面膜破坏、电解液持续消耗等问题,限制了产业化应用进程。本文综述了锑基及铋基金属负极材料的储钠机理、改性策略及方法。目前锑基及铋基金属负极材料的改性策略主要有调控结构和构建复合材料两种:通过调控结构策略可以减小颗粒尺寸、调整颗粒形貌,利用纳米效应减小材料应变;通过构建复合材料策略,可以将合金型负极与碳基材料等复合,利用核壳等特殊结构缓冲体积变化。此外,本文以铋锑合金为例对二元合金负极进行了介绍。最后,对复合材料的设计、规模化制造方法的开发、界面特性的研究等未来的研究方向进行了展望。...
研究
近年来,随着锂离子电池的大规模商业化应用,锂资源储量短缺和价格上涨的问题引起了广泛关注。钠离子电池因其钠储量丰富、能量密度可观、成本低廉等优势,在未来大规模储能装置的应用中前景广阔。正极材料是影响钠离子电池性能的关键因素,其中层状氧化物正极材料因具有高比容量、高工作电压、环境友好等优点而备受青睐。然而由于其脱嵌钠过程中易发生有害的相变导致电池的循环性能欠佳,制约着钠离子电池规模化应用于储能体系。因此,文章介绍了层状氧化物正极材料的结构分类,概述了材料在钠脱嵌时发生的相变历程,揭示层状氧化物正极材料相变机理及其对电化学性能的影响,最后提出了可以抑制相变的改性策略,并对层状氧化物正极材料的应用前景进行了展望。...
发展大规模储能技术是实现清洁能源的高效利用,进而实现国家碳中和目标的关键。相较于目前广泛应用的锂离子电池,钠离子电池(sodium ion batteries,SIBs)原材料资源丰度高且成本低,是非常有潜力的一种大规模储能技术。近年来,SIBs在室温下表现出优异的电化学性能,但其在低温下的应用面临着诸多挑战,这极大地限制了其在极端环境下的应用。缓慢的钠离子扩散速率和较差的电荷转移动力学是导致SIBs低温下性能差的主要原因,而这与控制体相和界面离子传输的电解液密切相关。本文首先从电解液角度简要阐述了SIBs低温性能衰退的原因;然后,从传统电解液优化和新型低温电解液两个方面综述了低温电解液的研究进展,系统地总结了低温SIBs电解液中有关碳酸酯类溶剂、醚类溶剂、添加剂和溶剂化结构的相关研究;最后,对低温电解液的发展前景予以展望。...
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