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钠离子电池作为一种新型的化学电源,因钠资源储量丰富、成本低廉等优势,在规模储能领域具有应用前景,近年来受到了人们的广泛关注.为了获得比能量高、循环寿命长和快速充放电能力强的先进钠离子电池,人们正致力于开发比容量高、循环性能好和倍率性能佳的储钠电极材料和离子电导率高、电化学窗口宽的功能电解液,并取得了重要进展.目前,有前景的正极材料主要有高容量的层状氧化物、高电位的氟磷酸盐和长寿命的磷酸盐;可用的负极材料主要包括循环稳定性强的钛基层状氧化物和碳材料、比容量大的金属/非金属单质和低成本的金属化合物;有效的功能电解液有酯类电解液和醚类电解液.本综述详细总结了上述几类电极材料和电解液的最新研究进展,重点介绍了它们的电化学性质、科学难题及解决策略. 相似文献
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钠离子电池凭借钠资源丰富、价格低廉在大规模储能领域有着重要应用前景. 然而,钠离子相对锂离子较大的半径和质量限制了它在电极材料中的可逆脱嵌,导致其电化学性能不佳. 因此研发稳定、高效储钠的高比能电极材料是钠离子电池实用化的关键. 另外,进一步优化与电极材料相匹配的电解质来实现高安全、长寿命钠离子电池的构建,推动其商业化进程,也是迫切需要解决的问题. 本文主要对室温钠离子电池关键材料(包括正极、负极和电解质材料)的研究进展进行简要综述,并探讨了其面临的困难及可行的解决方案,为钠离子电池的发展提供一定参考依据. 相似文献
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钠离子资源丰富,分布广泛,价格低廉,因而钠离子电池被认为是下一代大规模储能技术的理想选择之一. 然而,钠离子较大的半径和质量不利于它与电极材料的可逆反应. 开发能够快速、稳定储钠的基质材料是提升钠离子电池性能的关键之一. 此外,如何合理地优化电解质,匹配正负极材料,以实现高性能、高安全、低成本钠离子全电池的构建,切实将其推向市场,也是亟待解决的问题. 本文综述了国内外钠离子电池关键材料(包括正极材料、负极材料和电解质)的研究进展,介绍了一些具有代表性的钠离子全电池实例. 对钠离子电池的基础研究和实际应用具有一定参考价值和借鉴意义. 相似文献
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水系锌离子电池(aqueous zinc-ion batteries,AZIBs)具有高安全性、低生产成本、锌资源丰富和环境友好等优点,被认为是未来大规模储能系统中极具发展前景的储能装置。目前,AZIBs的研究关键之一在于开发具有稳定结构和高容量的锌离子可脱嵌正极材料。钒基化合物用作AZIBs正极时,表现出可逆容量高和结构丰富可变等特点,受到了广泛的关注和研究。然而,钒基化合物的储锌机理较复杂,不同材料通常表现出各异的电化学性能和储能机理。在本综述中,我们全面地阐述了钒基化合物的储能机制,并探讨了钒基材料在水系锌离子电池中的应用和发展近况,以及它们的性能优化策略。在此基础上,也进一步地展望了水系锌离子电池及其钒基正极材料的发展方向。 相似文献
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Dr. Le Li Shi Yue Shaofeng Jia Conghui Wang Prof. Dan Zhang 《Chemical record (New York, N.Y.)》2024,24(4):e202300341
Zinc-ion batteries (ZIBs) are a promising alternative for large-scale energy storage due to their advantages of environmental protection, low cost, and intrinsic safety. However, the utilization of their full potential is still hindered by the sluggish electrode reaction kinetics, poor structural stability, severe Zn dendrite growth, and narrow electrochemical stability window of the whole battery. Graphene-based materials with excellent physicochemical properties hold great promise for addressing the above challenges foe ZIBs. In this review, the energy storage mechanisms and challenges faced by ZIBs are first discussed. Key issues and recent progress in design strategies for graphene-based materials in optimizing the electrochemical performance of ZIBs (anode, cathode, electrolyte, separator and current collector) are then discussed. Finally, some potential challenges and future research directions of graphene-based materials in high-performance ZIBs are proposed for practical applications. 相似文献
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相较于目前主流的锂离子电池,钠离子电池成本相对较低,因而有望在未来大规模储能系统中获得重要应用,然而其实用化进程仍受制于缺少合适的正负极材料,特别是性能优异且实用化的负极材料.钠离子电池与锂离子电池具有相似的工作原理,但钠离子和锂离子在碳负极材料中的储存行为却有着很大的不同.总体而言,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.本文系统总结并分析了目前已有碳材料中钠离子的储存机制,对负极材料的设计思路和研究进展进行了概述,着重阐述了商用化碳分子筛在钠离子电池中的实用化前景.最后,本文对钠离子电池中碳负极材料的未来发展方向进行了展望. 相似文献
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研究了水系电解液中Li+、Zn2+和Mn2+阳离子对具有不同晶型结构和形貌的MnO2正极电化学性能的影响,探讨其储能机理。结果表明,在不含Mn(II)离子的水溶液中,MnO2电极所表现的电化学性能趋同,容量低,衰减快。含有Zn2+离子的水溶液中,MnO2电极因二价锌离子的嵌入-脱出,容量明显提升,但衰减严重。当溶液中同时含有Zn2+、Mn2+离子时,基于Mn2+和Zn2+离子之间的协同作用和Mn2+离子氧化/还原反应过程的作用,有效抑制MnO2颗粒的聚集和结构塌陷,削弱碱式硫酸锌杂质不利的影响,保持了锌离子在MnO2电极中嵌入-脱出的高容量特性(200 mAh·g-1,电流密度:100 mA·g-1),及良好的循环稳定性。 相似文献
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醌类化合物电极材料具有理论比容量高、结构可设计、成本低廉和绿色可持续等优点,被认为是可充锂电池理想的电极材料。本文介绍了醌类化合物电极材料的分类及其结构特点、电化学工作原理及其电化学性能,对醌类化合物的发展、面临的问题等方面进行了概括,探讨了提高该类电极材料电化学性能的方法,并对醌类化合物电极材料的发展方向进行了展望。 相似文献
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近年来,钠离子电池因其原材料丰富、资源成本低廉及安全环保等突出优点,在电化学规模储能领域和低速电动车中具有广阔的应用前景。聚阴离子型磷酸盐具有稳定的框架结构、合适的工作电压和快速的离子扩散路径等特征,是一类极具研究价值和应用前景的钠离子电池正极材料。但是,磷酸盐正极材料电子导电性差和比能量偏低等缺陷限制了其走向实际应用。研究工作者通过体相结构调控和微纳结构设计等手段进行改性研究,旨在提升磷酸盐正极材料的性能表现、推动钠离子储能体系的研究开发。本文综述了钠离子电池磷酸盐正极材料的最新进展,包括正磷酸盐、焦磷酸盐、氟磷酸盐和混合磷酸盐化合物,通过对磷酸盐材料的晶体结构、储钠机理和改性策略等方面的综述,揭示材料成分、结构与电化学性能之间的本征关系,为聚阴离子磷酸盐正极材料的持续改性和新型磷酸盐高压正极材料的探索开发提供指导。 相似文献
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钠离子混合电容器(SIHCs)因其资源丰富和价格低廉等优点,同时具有与锂相似的物理化学性质,被认为是最具有发展前景的电化学储能器件之一。通常,SIHCs由高能量密度的阳极和高功率密度的阴极组成,可在钠离子电池和超级电容器之间搭建能量和功率的桥梁。然而,电容型正极材料和电池型负极材料之间的动力学和容量的不平衡问题成为实现其规模化应用的主要瓶颈。本文概述了SIHCs相关的工作原理和各类正、负极材料研究进展,从材料结构的可控制备和改性处理等方面对SIHCs发展趋势进行了重点评述,并讨论了SIHCs发展过程中遇到的主要挑战,最后对该领域在未来的研究方向进行了展望。 相似文献