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。     

新一代储能钠离子电池正极材料的改性研究进展

近年来,原料广泛、成本低廉的钠离子电池被公认为新一代综合效能优异的储能电池系统,但较低的能量密度和有限的循环寿命仍然是阻碍其商业化应用的主要挑战。借鉴锂离子电池的开发经验,合理的改性工艺已被证实可以明显提高钠离子电池的电化学性能,尤其是在已建立的正极体系中。本文分析了过渡金属氧化物、聚阴离子化合物、普鲁士蓝类化合物以及有机化合物等钠离子电池正极材料的结构、性能特点,并系统综述了粒径纳米化、表面包覆、元素掺杂等多类改性方法的最新研究成果。未来的研发和设计中,改进合成工艺控制粒径、拓宽包覆物质种类、梯度掺杂协同元素以及寻找不同结构特征的钠离子电池正极材料是研究重点。     

高性能钠离子电池黏合剂的研究进展

为了实现钠离子电池优异的电化学性能,除了从电极材料的搭配方面入手,作为维持电极结构稳定性的关键材料,黏合剂的选择也至关重要。本文对黏合剂的主要作用与性能要求进行了讨论,系统综述了近年来高性能钠离子电池黏合剂的研究进展,分别阐述了聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素、海藻酸钠、聚丙烯酸以及交联聚合物等5类黏合剂的特性：聚偏氟乙烯的化学稳定性良好,黏合效果较好,但存在溶胀率较大的问题;羧甲基纤维素具有良好的分散性,机械强度较大,由于脆性较大而需与丁苯橡胶搭配使用;海藻酸钠环保且廉价,保形性好,但稳定性较差;聚丙烯酸拥有较高的弹性模量和抗拉强度,但是力学性能较差;交联聚合物的机械强度大,弹性较好,可能存在网络缺陷。结合已有的研究报道,探讨了这些黏合剂在钠离子电池系统中的应用,展望了今后黏合剂在拓宽来源领域、匹配适合的电极材料以及消除水性黏合剂对电池性能的负面影响等方面的发展方向。