钠离子电池钒氧化物电极材料研究进展

钠离子电池具有资源丰富、成本低廉的特点,是锂离子电池的潜在替代,并且在储能领域中展现出极大的发展潜力。为了实现高效、安全且具有商业可行性的钠离子电池,电极材料的开发与研究显得尤为关键。钒氧化物因拥有较大的理论容量和高工作电压,被认为是新一代钠离子电池电极材料中的有力竞争者。然而,由于其导电性较差,以及钠离子脱嵌过程中发生的体积变化较大,导致材料的电化学性能下降。以V₂O₅和VO₂为例,对其结构特征和储钠机理进行了综述,同时系统地总结了钒氧化物电极材料的电化学改性研究进展,包括纳米结构化、碳复合化、层间元素掺杂等。最后,对钒氧化物作为电极材料未来发展的方向进行了展望。     

Al2O3原位修饰Al集流体促进钠均匀沉积/剥离

钠金属电池因其高理论比容量和低成本被认为是最具发展前景的大规模储能电池之一。然而,钠金属的高反应活性,易导致固体电解质界面膜不稳定、钠不均匀沉积、枝晶生长等问题。为此,本文采用简单的一步煅烧法制备了一种Al₂O₃原位修饰的Al箔集流体(Al@Al₂O₃),促进钠均匀沉积/剥离。在充放电过程中,A1₂O₃被钠化形成一层高离子电导率的Na-Al-O膜,其不仅能稳定电极/电解液界面,还能调节集流体表面的成核行为,降低成核能垒、提高离子传质动力学,实现无枝晶均匀沉积和长循环寿命。结果表明,在3 mA·cm^-2电流密度和3 mAh·cm^-2面容量下,Al@Al₂O₃能以99.6%的平均库伦效率使钠稳定沉积/剥离50次;在1 mA·cm^-2电流密度和1 mAh·cm^-2面容量条件下,Na-Al@Al₂O_3<...     

高稳定性微球结构硫化钒负极材料的合成与储钠性能

VS4是极具发展前景的储钠负极材料之一,它具有一维链状结构,链间距远大于钠离子半径(0.583nmvs.0.102nm),且理论储钠容量高达1196 mA·h/g.然而,在反复的充放电循环过程中,该电极材料体积会发生剧烈地膨胀收缩,最终导致结构崩塌,电池循环稳定性差、容量衰减等问题,严重限制了 VS4的实际应用.为此,...     

溶胶—凝胶法制备钠离子电池正极材料Na_3V_2(PO_4)_3

为了探究制备优异性能的钠离子电池正极材料Na_3V_2(PO_4)_3(NVP),利用溶胶—凝胶法合成了一种新型改性的碳包覆的磷酸钒钠复合材料。利用X射线衍射(XRD)对样品进行了晶体结构和物相分析;使用傅里叶红外光谱(FTIR)对样品的谱学性质和基团成分进行了分析;采用扫描电镜(SEM)对样品的表观形貌和粒度进行了表征;利用热重分析仪(TGA)对样品的含碳量进行了检测;采用充放电测试系统对材料电化学性能进行了评价。结果显示,样品NVP颗粒大小在1~3μm且表面被无定形碳包覆(NVP/C);在2.5~3.8 V电压范围内1 C倍率下的首次放电容量为110 m Ah/g,为理论容量的93.5%。此外,样品NVP/C在50 C倍率下释放的容量为54m Ah/g,表现出优异的倍率性能。     

钠金属负极人工界面保护层的研究进展北大核心CSCD

钠金属负极由于其高的比容量、低的氧化还原电位以及资源优势被认为是钠电池极佳的负极材料。然而,不稳定的固体电解质界面(SEI)以及钠枝晶生长问题严重阻碍了其实际应用。因此,采用适当的保护策略实现钠金属负极稳定及高效循环是非常必要的。通常在钠金属负极表面构建人工界面层不仅可以有效实现钠均匀沉积/剥离,而且可有效缓解钠金属负极在电化学过程中的体积变化以及抑制钠枝晶生长。为此,该综述归纳总结了人工界面层策略改善钠金属负极的研究进展。首先讨论了自发形成的SEI膜的基本性质,其存在稳定性差、韧性差、机械强度低等问题。针对此,提出构建无机、有机和无机-有机复合人工界面层保护钠金属负极,实现无枝晶钠沉积/剥离。含钠无机材料通常具有高剪切模量、耐腐蚀、结构稳定、高离子电导率等优点,但脆性大;有机材料通常具有结构可设计性、官能团多样性以及高机械韧性特点,但稳定性较弱;无机-有机复合保护膜结合了上述两者的优势,可构建综合性能优异的人工界面层。文中详细阐述了这三种人工界面膜的实施方法与改性效果。最后,建议对人工界面膜持续优化以及采用先进表征技术、理论计算和模拟等深入研究界面稳定性机理。