氟离子电池的研究进展与挑战

锂离子电池的能量密度提升空间有限,且受资源限制,因此开发其他电池体系成为研究热点。F^-的电负性高、半径小、质量轻,作为电子载体能够提供高能量密度,因此,基于F^-穿梭的氟离子电池受到人们的重视。综述近几年氟离子电池电解质和电极材料的研究进展,介绍固态氟离子电池和液态氟离子电池两类体系。从提高电解质离子电导率、改善电极/电解质界面结构、抑制电极材料溶解损失和调控电极材料结构与组成等方面,对高性能氟离子电池的发展进行展望。     

Na3Zr2Si2PO12固态电解质研究进展

钠离子电池具有资源丰富、能量密度高等优点,使用固态电解质的固态钠电池兼具高安全性成为研究热点。固态电解质是超离子导体,是固态电池关键材料。Na₃Zr₂Si₂PO₁₂是钠超离子导体（NASICON）中最具代表性的固态电解质材料。总结了Na₃Zr₂Si₂PO₁₂材料的结构、离子传输机制及其相互关系,旨在从机理上理解Na₃Zr₂Si₂PO₁₂固态电解质中钠离子传输性能;总结了主要制备方法,指出了不同方法的优缺点;在提升离子电导率方面,对合成工艺、掺杂、界面因素进行了总结,力求归纳和探索合成高性能钠离子固态电解质的途径。     

车用固态锂电池研究进展及产业化应用

目前新能源汽车用锂离子电池大多采用液态电解质,容易在使用过程中出现胀气、析锂、内短路等安全问题,严重的还会引起爆炸.固态电池是解决液态电池安全问题的一种有效方法,它采用固态电解质作为锂离子的传输介质,具有良好的机械性能,能够抑制锂支晶的生长,防止内短路.另外,固态电池可以采用锂金属负极,实现电池更高的能量密度.世界各国纷纷布局固态电池研发,从固态电解质研发、电极-电解质界面和电池体系等方面开展研究,取得了一系列显著成果.以车用固态电池的发展为主线,从车用动力电池需求、固态电池研究进展、应用现状等方面介绍了动力电池固态化的进展.     

镁离子电池电解液研究进展

综述了镁离子电池当前的主要技术要求、液态电解质(无机盐电解质/格氏试剂/硼基电解质/有机卤铝酸镁基电解质)、固态电解质(无机固态电解质/聚合物固态电解质)，并对其未来发展进行展望，旨在为镁离子电池电解液的研究工作提供一定的参考和借鉴作用。     

钠离子电池正极材料的研究进展

对于以风能、太阳能、潮汐能等为基础的发电体系和电网削峰填谷措施而言急需解决规模化储能问题，钠离子电池因其安全性高、资源丰富及成本低的优势有望是未来最理想可用于大规模储能领域的电源器件，提高钠离子电池正极材料的能量密度是其成为高效率规模化储能装置的核心问题。分析了聚阴离子化合物、过渡金属氧化物和普鲁士蓝类化合物的结构特征、电化学特性以及改性方法，综述了其最新研究成果，以期为钠离子电池正极材料的技术研究和应用转化提供一定的参考。     

锂/钠离子电池材料的固体核磁共振谱研究进展

深入全面理解锂/钠离子电池材料的静态结构及演化过程是提升电池材料性能的关键因素,在材料结构的各种表征方法中,固体核磁共振波谱(SS NMR)技术是获取电池材料局域结构以及微观离子扩散动力学等定量信息的一个重要表征手段。到目前为止,人们通过SS NMR技术在获取与分析电池电极/电解质材料的离子占位,充放电过程中材料的结构演化以及微观离子扩散动力学过程如离子传输路径与离子扩散系数等信息上已取得重要的研究进展,进而为理解分析电极材料的储锂机制,电池材料的构效关系乃至电池的衰减机理等方面提供了重要实验数据。结合课题组的研究工作,综述了近三年来SS NMR技术在锂/钠离子电池电极和固体电解质材料研究以及核磁共振成像技术在电池领域的应用研究进展。     

固态锂电池界面问题的研究进展

与传统锂离子电池相比,基于固体电解质的固态锂电池具有能量密度高、循环寿命长及安全可靠等特点,是当今能源存储领域的研究热点之一,未来有望在电动汽车和便携电子设备等领域得到广泛应用。固体电解质内部界面决定了电解质的离子电导率;与固液界面相比,固态锂电池中电极与固体电解质之间形成的固固界面具有更高的接触电阻,同时,界面相容性和界面稳定性显著影响固态锂电池的循环性能和倍率性能。因此,解决固态锂电池中的界面问题是取得电池性能根本性突破的关键因素。介绍了本研究团体在基于锂镧锆氧(LLZO)固体电解质的固态锂电池中不同界面问题的研究进展,并对固态锂电池中界面调控及优化做出展望。     

高温和中低温钠电池研发进展

钠电池因地球上拥有丰富和廉价的钠资源,在可再生能源接入和智能电网等大规模静态储能领域备受重视。本文介绍了高温钠电池,包含了钠硫电池和ZEBRA电池,再对几种中低温钠电池进行了叙述,比如中温平板钠电池、固态钠电池、钠熔盐电池和水系钠离子电池。近年来钠电池技术的快速进步促进了其在储能领域的应用。     

有机羰基钠离子电池材料研究进展

可充电钠离子电池因其丰富的钠资源以及可与锂离子电池媲美的性能，在大规模电能存储和智能电网领域受到广泛关注。有机羰基电极材料具有比容量高、可设计、环境友好等优点，成为钠离子电池电极材料最有潜力的候选者。然而，有机羰基电极材料存在易溶于电解液、导电性差、中间过程导致副反应等问题，导致其电化学性能仍然不理想。系统总结了近年来羰基电极材料在钠离子电池方面取得的进展，并对羰基电极材料在钠离子电池领域的发展提出了展望。     

全固态锂电池的开发现状

介绍了锂离子电池的工作原理,分析了用固态电解质取代液态电解质的优点,探讨了锂电池固态电解质的发展及全固态锂电池的开发动向。     

钠离子电池电极材料研究进展

由于具有丰富的钠资源，钠离子电池是一种极具发展前景的电化学储能装置。目前阻碍钠离子电池技术发展的挑战之一是缺乏适合在长循环电池中可逆嵌入/脱出钠离子的电极材料。插入型正极材料和硬碳负极材料是产业化趋势最为明显的，为开发低成本、可替代锂离子电池的钠离子电池提供了机会。综述了近年来钠离子电池正负极材料的研究进展，讨论了钠离子电池目前的产业化发展情况，并展望了这一重要领域未来的研究前景。     

锂硫电池电解质的研究进展

综述近年来锂硫电池电解质的研究进展,包括各种电解质体系:液态有机电解质、离子液体电解质、固态聚合物和无机电解质等。整体评价了目前锂硫电池所使用的电解质,展望了未来的锂硫电池电解质的发展趋势。     

钛铌氧族化合物钠离子电池负极材料研究进展

钠离子电池与锂离子电池的储能机理十分相似。由于钠离子电池具有成本低和钠资源丰富等优势,引起了人们的广泛关注,随着研究的进一步深入,有望在未来取代锂离子电池被广泛应用。为获得高性能钠离子电池,研究和开发比容量高、倍率性能好和循环性能优异的储钠电极材料势在必行。作为嵌入型负极材料的钛铌氧族化合物（TNO,包括TiNb₂O₇和Ti₂Nb₂O₉等）具有良好的钠储存能力,近年来得到了研究人员的关注并取得了一定进展。综述了TNO作为钠离子电池负极材料最新研究进展,简述了TNO材料的研究历史,分析了材料结构,介绍了TNO在钠离子电池方面取得的成果,探讨了研究过程中该材料存在的问题及改良方法,促进钠离子电池负极材料的开发。     

基于LLZTO固态电解质的固态锂金属电池

有机液态电解质具有可燃性,存在起火甚至爆炸等安全隐患,有限的电化学窗口限制了锂金属负极和高电压正极的应用。采用固态电解质代替电解液和隔膜,有望解决安全问题,更宽的电化学窗口可匹配锂金属负极和高电压正极,较大幅度地提高电池的能量密度。采用高温固相法合成具有高离子电导率(8.14×10^-4 S/cm)的锂镧锆钽氧(LLZTO)固态电解质。基于LLZTO电解质组装匹配镍锰酸锂(LNMO)高电压正极的锂金属电池,以0.05 C的倍率在3.5～5.3 V充放电,能稳定循环超过50次,放电比容量保持在100～120 mAh/g之间。     

Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3固态电解质的制备及表征

固态电池是未来电池技术发展方向之一,而固态电解质是研究固态电池的重点。采用溶胶凝胶法和固相法制备Li_(1.3)Al_(0.3)Ti_(1.7)(PO_4)_3(LATP)作为固态电解质。通过X射线衍射、扫描电子显微镜、交流阻抗法对不同烧结工艺条件下的LATP玻璃-陶瓷粉的结构、形貌和电导率进行分析表征。结果表明,通过溶胶凝胶法和固相法合成的样品都具有钠离子快导体(NASICON)结构(空间结构群R-3C),结晶程度良好,粒径均匀,晶粒之间相连形成纳米多孔结构。固相法制备的样品呈现立方颗粒形态。溶胶凝胶法制备的样品电导率总体都高于固相法制备的样品。     

固态电解质对染料敏化太阳电池性能的影响

由于染料敏化太阳电池(简称DSCs)的光电转换效率高、制作的成本较低且工艺较简单等特点,被认为是薄膜太阳电池中最具市场潜力的新型电池之一。固态电解质在染料敏化太阳电池中起着运输载流子、还原染料等实现电池内部循环的作用。由于效率较高的液态电解质具有易泄露和挥发等特点,会影响电池的寿命和稳定性,所以制备性能较好的固态电解质对电池的产业化及实用化有重要意义,也是DSCs电池发展的必然趋势。论述了DSCs电池的基本工作原理及结构组成、发展现状及趋势,并结合相关工作介绍固态电解质对其寿命及稳定性的影响。     

柔性凝胶聚合物电解质材料的制备与进展

柔性凝胶聚合物电解质具有高导电性、高弹性、高安全性、质量轻和易于制造等优点,是可穿戴电子设备供电柔性电池用电解质的理想候选材料之一.与固体电解质相比,其具有更高的离子电导率,且没有使用液态电解质带来的安全问题,但其自身也具有室温离子电导率较低、力学性能较差的缺陷.综述了凝胶聚合物电解质的基本作用机理和制备方法,介绍了通过聚合物共混接枝、无机填料复合、增塑溶剂改善以及纤维素改性复合进行改性的研究进展,并对柔性凝胶聚合物电解质的研究及发展方向进行了展望.     

原位聚合制备基于聚离子液体的聚合物固态电解质

液态电解液存在泄漏爆燃隐患，在锂金属电池中的实际应用受限。基于离子液体制备的聚合物固态电解质(SPE)具有阻燃性好、热稳定性好、化学与电化学稳定性高等优点，在锂金属电池上的应用前景很好。设计合成一种离子液体单体(IL),并与碳酸乙烯亚乙酯(VEC)通过自由基聚合反应共聚，制备基于P(IL-VEC)的SPE。该SPE具有良好的热稳定性和阻燃特性，室温下离子电导率较高，可抑制锂枝晶的生长，达到稳定电解质与电极界面。以该SPE匹配磷酸铁锂正极组装的全固态锂电池，循环稳定性和倍率性能较好。以0.2 C倍率在2.8～3.8 V循环，初始放电比容量达154 mAh/g,并可稳定循环超过200次，在第230次循环时的剩余容量为118 mAh/g。     

铝空气电池的研究进展

铝空气电池制造成本低、比功率高、无毒,是一种很有发展前途的空气电池。但其商业化应用存在氧电极极化、电池不稳定、阳极过腐蚀、非均匀溶解等障碍。对铝合金阳极材料及其热处理与溶解机理、铝空气电池用电解质、空气电极及其催化剂等方面的研究现状进行了综述。铝空气电池的关键技术在于氧电极的催化剂活性及电解质中腐蚀产物Al(OH)3的处理。目前对以上两方面的研究有突破性进展,铝空气电池将成为21世纪理想动力电源。     

储能用钠离子电池的发展

大规模储能技术是新能源推广和能源革命的基础,是国家能源战略需求布局的重要组成部分.对储能的重要性和必要性进行了论述,对钠离子电池的优势进行了分析,进而介绍了钠硫电池、水系钠离子电池、有机钠离子电池、固态钠离子电池等常见钠离子电池的发展现状.