室温钠离子电池用高性能碳材料研究进展

随着大规模储能领域对性价比要求的日益提升,室温钠离子电池有望成为新一代能源存储器件。在多种备选材料中,出于综合性能、成本和安全性考虑,碳基材料是最具实用潜力的钠离子电池负极材料之一。值得注意的是,体相扩散型碳和表面吸附型碳在储钠位点、电化学行为和设计思路上有很大区别。综述了两类碳材料近年来的研究进展,探讨了储钠机理、电解液匹配以及关键性能提升等问题。最后,对钠离子电池碳基负极材料研究面临的挑战及未来发展方向进行了展望。     

钠离子电池锑基负极材料研究进展

本文综述了钠离子电池锑基负极材料的最新研究进展,包括金属锑,氧化锑,硫化锑以及硒化锑负极材料。总结了锑基钠离子电池锑基负极材料的结构特征及电化学储钠特性,并对钠离子电池锑基负极材料发展趋势进行了展望。     

钠离子电池碳基负极材料研究进展

钠离子电池由于其资源丰富和原材料成本低的特点,成为锂离子电池潜在的替代产品。然而,同高倍率、高循环稳定性的钠离子电池正极材料相比,负极材料的开发相对滞后,这限制了钠离子电池的商业化运行。碳基负极材料具有资源丰富、导电性能好、循环性能稳定、无毒等优势,受到了研究人员和产业界的广泛关注。针对不同种类的碳基材料展开论述,讨论了影响碳基负极材料储钠性能的关键因素和储钠性能的优化策略,并对该领域最新的研究进展和所面临的挑战进行了展望。     

钠离子电池负极材料的储钠机制及性能研究进展

绿色能源的应用,促使着电化学储能与转换技术的飞速发展。锂离子电池作为储能领域最成功的二次离子电池之一,已被应用于各种电子产品中,但是由于锂资源短缺造成锂离子电池的成本增加,限制了其在大规模储能设备领域的应用。因此,寻找价格低廉、性能优异的二次离子电池是当下的研究热门之一。钠离子电池不仅拥有和锂离子电池相似的工作原理,而且还具有成本低、资源丰度大和可逆容量高的特点,有望成功地代替锂离子电池而应用于商业化生产。本工作主要综述了钠离子电池负极材料的性能研究进展,首先根据钠离子在负极材料存储方式不同,分析归纳了负极材料的插层反应、合金化反应和转换反应三种储钠机制,然后介绍了负极材料的结构修改、元素掺杂和材料复合三种改性方式,随后重点介绍了碳基材料、钛基材料、合金类材料、转换类材料和有机材料等几种关键的钠离子电池负极材料的电化学性能和所面临的问题,最后,以实际生产和工业应用为基础,展望了钠离子电池负极材料的研究方向。     

椰壳基硬炭作为钠离子和钾离子电池负极的电化学性能研究

以椰壳为前驱体,采用一步热解法制备椰壳基硬炭(CSHC)并作为钠、钾离子电池负极材料。通过X射线衍射、N2吸脱附曲线、拉曼光谱、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、循环伏安法和电化学阻抗谱等考察了椰壳基硬炭的结构特征及其作为钠、钾离子电池负极材料的电化学性能。结果表明,椰壳基硬炭作为钠离子电池负极材料时,具有305 m Ah/g的可逆比容量,首次库伦效率达79.3%,在0.1 A/g的电流密度下循环130周后容量保持率为97.8%;作为钾离子电池负极材料时,其可逆比容量、首次库伦效率、循环稳定性均略低于钠离子电池,但在大电流密度下的倍率性能更优。     

面向实用化的钠离子电池碳负极：进展及挑战

随着电化学储能需求的不断攀升，加之锂资源储量不高、分布不均、成本高等因素影响，作为低成本二次储能电池的代表，钠离子电池迎来新的发展机遇，其研发和产业化迈入快车道。其中，原料丰富、性能优异的碳材料脱颖而出，成为钠离子电池负极的首要选择。本文面向实用化钠离子电池碳负极梳理了碳负极的研究进展，简要介绍了碳负极材料的储钠机制，重点论述了不同类型碳负极的设计思路及其实用化进展，最后分析探讨了实用化钠离子电池碳负极材料发展中面临的挑战及未来研究中需进一步重视的主要问题。     

生物质炭材料作为钠离子电池负极材料的研究进展

钠离子电池的问世使硬炭材料成为了当前研究的重点,但高成本和低循环寿命等不足限制了其作为负极材料在钠离子电池中的应用。生物质炭材料作为硬炭材料的一种,凭借其低成本、可再利用等优势,逐步在储钠材料中占据重要地位。为了更好的了解生物质炭材料,本文综述了近年来生物质炭作为钠离子电池负极材料的研究进展,并对其在储能领域的发展提出了展望。     

过期藻酸双酯钠药片的电化学储钠/锂性能

为了开发过期藻酸双酯钠药片中的非医疗价值,首先采用扫描电子显微镜、能量色散X射线光谱仪及Fourier红外光谱仪研究了其微观形貌、元素组成及结构,然后进一步利用恒流充/放电与循环伏安技术研究了其电化学储钠/锂性能。结果表明:虽然藻酸双酯钠药片已经过期3年,但其主要成分和结构并未发生明显变化;在50 mA/g循环充/放电时,藻酸双酯钠负极材料在钠离子电池和锂离子电池中的首次放电比容量分别为126.6和282.3 mA?h/g,可逆放电比容量分别为95.7和158.5 mA?h/g,表现了良好的电化学储钠/锂性能及作为钠/锂离子电池负极活性材料的可行性。     

高性能钠离子电池负极材料的研究进展

负极材料的研究是钠离子电池实现商业化生产的关键要素之一，近年来已经取得了突破性进展。但是较大半径的钠离子在嵌/脱过程中对负极材料结构的影响非常大，进而导致可逆容量迅速降低。本文系统综述了钠离子电池负极材料的最新研究成果，阐述了碳基材料、钛基化合物、合金材料、金属化合物和有机化合物5类负极材料的制备工艺，并分析了这些材料的性能特点：碳基材料的研发技术成熟，但比容量和倍率性能有待提高；钛基化合物的结构性能良好，倍率性能出色，但存在比容量较低的缺点；合金材料和金属化合物都具有较高的理论比容量，但循环性能较差；有机化合物的研发尚处于起步阶段，有待深入研究。基于现有的研究基础，总结了材料的改性方法和取得的效果，并展望了钠离子电池负极材料的研究方向，分析指出表面碳包覆可以提升材料的电子传导性，纳米结构可以缩短钠离子的传输途径，多孔形貌有利于电解质对材料的浸润，而元素掺杂可以提升材料的反应活性，最终获得高性能钠离子电池负极材料。     

钠离子电池硬炭负极研究进展

无定形结构的硬炭以其不同于石墨有序结构的结构优势，以及低成本和原材料来源广，被认为是钠离子电池(SIBs)最有前途的碳基负极材料，其复杂的微观结构与钠储存有着密切的关系。在硬炭微观结构中缺陷，层间和纳米孔隙是硬炭储钠的三个关键特征结构，深入研究这些特征结构有利于实现高容量钠离子电池碳基负极的有效构造，并有利于推进钠离子电池产业化进程。最后对高性能钠离子电池负极的结构设计进行了展望。     

花状SnSe0.5S0.5@N-C复合材料的制备及其在钠离子电池中的应用

为了设计具有高容量和循环稳定性的钠离子电池负极材料,合成了有序花状SnSe,在其表面进行氮碳掺杂,并进一步硫化,得到有序花状SnSe0.5S0.5@N-C复合材料.采用SEM、TEM、XRD、XPS对复合材料的结构和形貌进行了表征,并将其作为钠离子电池负极进行了性能测试.结果表明,当SnSe0.5S0.5@N-C作为钠离子电池负极时,表现出较高的可逆容量和优异的循环性能.在0.2 A/g电流密度下,复合材料在循环100圈后的可逆比容量仍可高达430.7 mA·h/g.     

改性钛酸锂的储锂和储钠性能

通过粉末X射线衍射、热重、差示扫描量热与扫描电子显微镜考察了6种改性钛酸锂材料的微观结构特征,并组装成扣式电池考察它们作为锂离子电池与钠离子电池负极材料时的电化学特征。结果表明:作为锂离子电池负极材料,无定形碳和碳纳米管包覆钛酸锂具有更高的可逆容量、优异的循环性能和良好的倍率性能;而作为钠离子电池负极材料,纳米化钛酸锂材料具有更好的储钠性能;一次粒子小于100 nm的钛酸锂材料,以0.1C充放电时可逆容量为155 m A·h/g,以0.2C放电、10C充电时,容量仍保持在118 m A·h/g。     

SnO_2纳米复合材料的改性及其储钠应用研究进展

SnO_2纳米复合材料具有价格低廉、制备简单、资源丰富等特点,在钠离子电池负极领域具有广阔的应用前景。本文针对SnO_2纳米复合材料的电化学储钠行为的特征、复合改性方法以及掺杂改性方法进行了介绍,并将其在钠离子电池负极应用研究进行了综述。     

锂离子电池硅碳负极材料研究进展

硅基材料作为锂离子电池负极具有容量高、来源广泛以及环境友好等优势,有望替代目前应用广泛的石墨负极成为下一代锂离子电池的主要负极材料。硅和碳复合构成的锂离子电池复合负极,不但解决了充放电过程中硅体积效应大和碳容量低的问题,而且综合了碳循环性好和硅容量高的特点。从材料选择、结构设计以及电极优化方面简要介绍了硅/碳复合材料的最新研究进展,并对硅碳复合负极未来发展方向进行了展望。     

高倍率钠离子电池负极材料研究进展

概述了钠离子电池常用的三类负极材料,并对其储钠机制、储钠过程结构演变规律和改善倍率性能的有效措施进行论述,以期为新型储钠负极材料的开发提供参考。     

钠离子电池负极材料的研究进展

综述了近年来,国内外关于钠离子电池负极材料方面的研究进展,分别对碳基材料、合金类材料、金属氧化物材料、金属硫化物材料、金属磷化物材料等现有热门的钠离子电池负极材料进行了重点介绍,探讨了各材料目前存在的问题,以及现有的改性技术方案;并对负极材料未来的发展方向进行了猜测,指出受限于成本等因素,钠离子电池负极材料目前仍然以碳材料为主。未来,碳材料仍是目前最有望促进钠离子电池实用化的关键负极材料。     

硬碳材料的功能化设计及其在钠离子电池负极中的应用

硬碳拥有容量高、工作电位低、成本低等优势,在钠离子电池负极中展现出潜在的应用前景。其最重要的特点是拥有丰富的微晶结构,这对钠离子的吸附及嵌入/脱出过程十分有益,使硬碳展现出优益的储钠性能。在实际应用中,硬碳存在首效低、稳定性不足以及倍率性能较差等问题,功能化设计是针对性改善硬碳上述缺陷的有效策略。结合目前硬碳功能化改性方面的研究工作,系统介绍了近年来关于硬碳负极在功能化设计方面的典型策略及最新研究进展,并探讨了功能化设计的优势与不足,为指导未来钠离子电池硬碳负极的商业化应用提供理论基础和技术支撑。     

二硫化钼/石墨烯复合电极的制备及其电化学储钠性能研究

二硫化钼(MoS₂)是一种稳定、安全、廉价的钠离子电池负极材料,但是二硫化钼的本征电导率较低,限制了钠离子电池的比容量和倍率性能。利用一步水热法制备了二硫化钼和还原石墨烯(MoS₂/RGO)复合体系,并用于钠离子电池负极材料中。还原石墨烯不仅能增强复合材料的导电性,而且能够提高MoS₂的结构稳定性,从而提升钠离子电池的比容量和循环稳定性。电化学测试结果表明,在1 A/g的电流密度下循环250次后,MoS₂/RGO复合电极的比容量仍然高达509 m A·h/g。     

钠离子电池CoSe2负极材料的研究进展

近年来,CoSe2因其较高的理论容量(494mAh/g),在钠离子电池负极材料中得到广泛研究,但同时存在电子电导率低、充放电过程中体积膨胀等问题.本文综述了近几年国内外CoSe2及其复合材料在钠离子电池负极材料的研究进展,总结了科研工作者是如何通过形貌调控和制备复合材料的方法来提高其电化学性能的.最后对CoSe2负极材...     

超薄氮硫掺杂碳包覆二硫化铁的制备及储钠性能

钠离子电池（SIBs）因元素丰度高、成本低,在大规模储能领域具有广阔的应用前景,因此探索潜在的适配钠离子电池电极材料具有重要的研究意义。其中,高容量转化型负极材料硫化铁因元素丰度高、成本低、环境友好等优点备受关注。以活性大红染料为碳源,通过溶剂除杂和高温退火过程合成了小于2 nm超薄氮、硫掺杂碳材料包裹二硫化铁（FeS₂/N,S-C）微米颗粒复合材料。三维连续的碳网络与杂原子掺杂,能够协同促进快速的电子传导,可有效缓解二硫化铁储钠过程中的体积膨胀;同时,质量分数低于4%的极低碳含量有助于提升电极和电池的质量及体积能量密度。研究结果表明,FeS₂/N,S-C电极具有较高的可逆比容量（在0.1 A/g电流密度下可逆比容量达到758 mA·h/g）和优异的倍率性能（在10 A/g电流密度下保持207 mA·h/g的可逆比容量）。该研究工作不仅提供了一种潜在的低成本钠离子电池复合负极材料的制备方法,同时探索了高效氮掺杂碳包覆的新思路。