多价金属离子电池插层阴极材料研究进展

多价金属离子电池由于具有安全性好且成本低等优点,有望成为取代锂离子电池的一种选择,近几年针对这类电池的研究取得了一些成果,但阴极材料的发展仍然面临一些现实的困难。本文主要总结了近年来针对多价金属电池插层阴极的相关研究进展,介绍了阴极材料的插层机理以及诸如氧化物(钒和锰的氧化物及其衍生物)、硫化物、聚阴离子聚合物和碳材料等阴极材料。通过分析总结,得出结论:多价金属离子体系中,存在溶剂化过程和固态扩散缓慢的问题;应用插层阴极材料的研究为未来此类电池的电极材料设计提供了方向;过渡金属(Mn、V)氧化物、硫化物等阴极材料从某种程度上减弱了静电作用力,改善了动力学。并展望了多价金属电池插层阴极的发展方向,为多价金属离子电池的研究提供了新思路。

水系多价金属离子电池研究进展及挑战

水系多价金属离子电池具有成本低廉、储量丰富、安全性高、环境友好、能量密度高的优点,在电力供应、调频等大型储能领域有很好的应用前景,近年来受到广泛关注。综述了水系多价金属离子电池的研究进展,主要包括水系锌离子电池和铝离子电池电极材料的储能机制及电化学性能,分析和讨论了目前水系多价离子电池电极材料存在的问题,提出了可能的解决策略。

钙金属电池的研究进展

多价电池的发展为解决目前锂离子电池安全性差、成本高及能量密度低的瓶颈提供了机会。相比于锌和镁,钙不仅储量大,而且氧化还原电势(-2.87 V)及密度更低;然而,钙金属电池相比其它多价电池得到的关注依然较少,主要原因在于非质子电解液中钙金属表面形成的钝化层无法有效传导Ca^(2+),进而导致相应的沉积过程难以实现;同时,稳定的储钙电极材料的研究也成为钙金属电池进一步发展的另一挑战。本文对金属钙及其合金负极在不同电解液中的电化学行为、嵌入类型(普鲁士蓝类、氧化钒等)及转换类型(钙氧电池、钙硫电池)等所涉及到的钙金属电池正极材料的研究进展进行详细综述。

多价离子电池的研究现状与展望

近些年来,因金属镁、铝、钙、锌等储量丰富,成本低廉和高安全性,基于多价阳离子(如Al^(3+),Mg^(2+),Ca^(2+),Zn^(2+)等)的可充电电池受到了广泛关注。本工作总结了国内外研究团队在多价离子电池研究方面取得的成果和突破性进展,发现目前多价离子电池研究体系中关于铝离子和镁离子电池的相关研究工作较多,主要侧重于正负极材料的开发以及电解液组分的优化。然而,在多价离子电池体系的快速发展中,我们发现仍然存在一些棘手的问题有待解决,比如正极材料的结构不稳定,较慢的离子迁移速率,负极的钝化及枝晶问题,以及电解液的腐蚀性等。最后就目前多价离子电池体系未来的发展方向进行了展望,即在以后的研究中寻找高能量密度的多价离子电池模型是主要的研究方向,其中可以在正负极材料的结构修饰和性能改进、电解液优化及多组分的匹配等方面进行探究和尝试,以此来获得高性能的多价离子电池。

二次金属离子电池的研究现状

二次电池是应用范围广泛,发展前景广阔的电化学储能器件。综述了二次金属离子电池体系的基本工作原理和研究现状,对二次金属离子电池储能技术的发展做出了展望。

普鲁士蓝类嵌入正极材料的发展与挑战

作为一类具有开放离子通道、多种氧还反应位点、化学稳定的晶格结构,普鲁士蓝化合物具有潜在的高电压、高容量和循环稳定性,原则上适合于作为多种离子的嵌入正极材料.基于本课题组近年来的研究工作,本文分析了普鲁士蓝结构特征与离子嵌入行为之间的构效关系,简要介绍了作为锂离子、钠离子及其他多价金属离子(镁、铝、锌、钙等)嵌入正极的研究进展,并对目前存在的问题提出了可能的解决方案,以推动新一代嵌入材料体系及相关新型二次电池的发展.