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【精选】2017上半年锂电池前沿综述

北极星储能网  来源:材料人  作者:背逆时光  2017/8/11 8:35:45  我要投稿  

北极星储能网讯:考虑到电池的高能量密度、高电压、原料和制备工艺的低成本等优点,锂离子电池及下一代锂电池(锂硫电池、锂空气电池)的相关材料制备仍然是现阶段储能材料的研究热点。本文精选了2017上半年度包括“金属锂负极”,“用于可充电锂电池的基于二维纳米材料的分层结构”,“用于锂硫电池的纳米金属氧化物和硫化物”,“多孔一维纳米材料的设计、制备及电化学储能应用”,“有关锂电池化学反应中的固态电解质”等锂离子电池相关的前沿综述。

(本文来自:材料人,ID:icailiaoren)

1.NatureNanotechnology:用于高能电池的金属锂负极的复兴!

锂离子电池对人们的日常生活产生了深远的影响,商业化的使用碳负极的锂离子电池现已基本接近其理论容量,难以满足便携电子设备、电动汽车和大规模能量存储等方面越来越高的应用要求。在可用作锂电池负极的材料中,金属锂具有最大的理论能量密度(3860mAhg−1或2061mAhcm−3)和最低的电化学势(相对于标准氢电极为-3.04V),是下一代高能锂电池如Li-S和Li-空气电池的负极材料的最佳选择。然而,金属锂负极在实际应用中易生成枝晶,解决安全性和稳定性的问题是当前金属锂负极研究的重点。斯坦福大学材料科学与工程系的崔屹教授(通讯作者)等人在NatureNanotechnology发表了题为“Revivingthelithiummetalanodeforhigh-energybatteries”的综述,首次系统总结了当前对于金属锂负极的理解,强调了近期在材料设计和先进表征方法上的重大进展,并且为金属锂负极未来的研究方向提供了参考。

2.AdvancedEnergyMaterials:基于二维纳米材料的分层结构用于可充电锂电池

二维(2D)纳米材料(即石墨烯及其衍生物,过渡金属氧化物和过渡金属二硫族元素)在能量储存应用中受到很多关注,因为它们具有前所未有的性质和极大的多样性。然而,它们在电极制造过程中的重新堆叠或聚集极大地阻碍了其在可再充电锂电池中的进一步开发和应用。最近,基于2D纳米材料的合理设计的分级结构已经成为可再充电锂电池应用中有前景的候选者。研究人员已经开发出许多合成策略来获得分级结构,并且已经实现了基于这些层次结构的高性能储能装置。东北师范大学的谢海明教授和清华大学的李景虹教授(共同通讯)等人在AdvancedEnergyMaterials上发表了题为“HierarchicalStructuresBasedonTwo-DimensionalNanomaterialsforRegeableLithiumBatteries”的综述,文章总结了三维(3D)多孔网络纳米结构,中空纳米结构和自支撑纳米阵列三种层次结构的合成和特点,提出了分级结构纳米材料作为锂离子电池、锂硫电池和锂空气电池的功能材料的代表性应用,特别是结构工程与电化学性能改善之间的关系,并提出这个快速发展的领域现有的挑战和前景。

3.AdvancedMaterials:用于锂硫电池的纳米金属氧化物和硫化物

具有高能量密度和较长循环寿命的锂硫(Li-S)电池被认为是常规锂离子电池之外最有前景的下一代储能系统之一。研究人员已经提出了各种方法来打破Li-S电池系统的技术障碍。武汉理工大学麦立强教授和清华大学张强副教授(共同通讯作者)课题组在国际顶尖期刊AdvancedMaterials上联合发表了题为”NanostructuredMetalOxidesandSulfidesforLithium–SulfurBatteries”的综述文章。该综述详细报道了最近纳米结构金属氧化物和硫化物用于增强硫利用率和电池寿命的文献,探讨了金属氧化物/硫化物主体材料的内部特性和电化学性能,以及以上材料在固态硫正极、隔膜或隔层、锂金属负极保护、锂聚硫化物电池中的使用,最后作出了对锂硫电池未来发展的展望。

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