一类阴离子自由基液态电极材料研究

将碱金属溶于含有芳香化合物的醚类溶剂,碱金属的一个电子转移给芳香化合物形成一个碱金属离子和一个阴离子自由基,同时溶于醚类溶剂得到一类具有高电子电导率和离子电导率的蓝黑色液体.当碱金属为钠、芳香化合物为联苯、醚类溶剂为乙二醇二甲醚时,其电子电导率和离子电导率分别为8.4×10~(-3)S.cm~(-1)和3.6×10~(-3)S.cm~(-1),电极电位为0.09 V vs.Na/Na~+,适合作为负极材料,具有原材料低廉、易于制备等优点.我们将该液体作为负极,分别以苯醌和蒽醌(AQ)溶液作为正极构建了一种新型二次电池,结果表明以AQ溶液作为正极的电池具有长循环寿命、低成本的优势.该阴离子自由基液态负极材料的提出为开发新型的储能电池提供了新思路.     

室温钠离子电池材料及器件研究进展

在众多电化学储能技术中,室温钠离子电池除具有能量密度高、循环寿命长的特点外,还具有其他电池体系所不具有的资源丰富和成本低廉的优势,是一种较理想的规模储能电池体系.中国科学院物理研究所自2011年以来致力于低成本、安全环保的钠离子电池技术的研发,在正、负极材料和电解质材料开发中取得了多项原创性的研究成果,并研制出Ah级钠离子软包电池.例如,首次发现Cu~(2+)/Cu~(3+)氧化还原电对高度可逆并设计了Na-Cu-Fe-Mn-O基低成本层状氧化物正极材料;首次通过简单的一步碳化法制备出性价比高的无烟煤基负极材料;首次将一种新型的钠盐NaFSI应用于碳酸酯非水电解质以大幅度提升电极材料的性能等.本文综述了物理所在钠离子电池材料及器件研究中所取得的重要进展和突破,期待经过进一步不懈地努力为实现钠离子电池的产业化做出重要贡献.     

Mg掺杂提升钠离子电池正极材料高电压循环性能

钠离子电池层状氧化物正极材料具有高容量、易合成等优势,表现出巨大的应用潜力.为了开发出高容量、长循环的正极材料,本文提出对NaNi_0.4Cu_0.1Mn_0.4Ti_0.10₂ (NCMT)用Mg²⁺部分取代Ni²⁺的改性策略,设计并合成了高容量、长循环的NaNi_0.35Mg_0.05Cu_0.1Mn_0.4Ti_0.10₂ (NCMT-Mg)正极材料.该材料在2.4—4.3 V电压范围内,显示165 mAh·g^-1的高可逆比容量.在0.1 C的倍率下循环350周后,仍有111 mAh·g^-1的可逆比容量,容量保持率为67.3%,相较于未掺杂的原始样品提升了约13%.本文对其进行了系统表征并揭示了其高电压循环稳定的机理,为开发出高性能钠离子正极材料提供了重要参考.     

Low-Temperature Aqueous Na-Ion Batteries: Strategies and Challenges of Electrolyte Design

Aqueous Na-ion batteries(ANIBs) are considered to be promising secondary battery systems for grid-scale energy storage applications and have attracted widespread attention due to their unique merits of rich resources of Na, as well as the inherent safety and low cost of aqueous electrolytes. However, the narrow electrochemical stability widow and high freezing point of traditional dilute aqueous electrolytes restrict their multi-scenario applications. Considering the charge-storage mechanism of ...