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《鈉離子電池正極材料的研究進(jìn)展》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、文章編號(hào)二鈉離子電池正極材料的研究進(jìn)展楊紹斌凳偉?就T豪曉亮芽思南峰豪陽』小聞遼寧工程技術(shù)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院遼寧阜新遼寧工程技術(shù)大學(xué)礦業(yè)學(xué)院遼寧阜新摘要二鈉離子電池與鋰離子電池相比與有鈉資源儲(chǔ)量豐富枷格低廉等優(yōu)點(diǎn)玻認(rèn)為是發(fā)展新能源、實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瘍?chǔ)能極具潛力的二次電池。近年來鈉離子電池成為人們研究的熱點(diǎn)寸日關(guān)報(bào)道也在逐年增加。綜述了鈉離子電池正極材料發(fā)展中典世化合物」m過渡金屬氧化物、聚陰離子化合物等的研究進(jìn)展駁及日前人們主要采用的納米化逾覆寸參雜等幾種有效的改性手段M對(duì)正極材料未來的研究方向以及發(fā)展前景提出了展望。尖鍵詞二鈉離子電池証極材料總渡金屬氧化物載陰離子
2、化合物中圖分類號(hào)二文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼二二/引言一直以來化石燃料都是主要的能源渠道然而隨著不可再生的化石燃料的日益枯竭能源問題也越來越突出大力發(fā)展新能源實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展是解決這一問題的根本途徑新能源包括太陽能水力風(fēng)力生物質(zhì)能波浪能潮汐能海洋溫差能等然而大部分新能源都存在間斷性和隨機(jī)性難以有效利用開發(fā)高效便捷的儲(chǔ)能技術(shù)對(duì)于改變能源結(jié)構(gòu)發(fā)展新能源至矣重要二次電池能夠反復(fù)充放電效率高環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)具有更好的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性成為儲(chǔ)能研究的主要方向鋰離子電池由于具有高電壓和高能量密度而受到廣泛歡迎自年索尼公司推出商業(yè)化的鋰離子電池以來鋰離子電池已經(jīng)遍及了我們生活中的各個(gè)角落然而地球上鋰資源很少
3、加上鋰離子電池的廣泛應(yīng)用鋰資源更加短缺不適于大規(guī)模能量儲(chǔ)存因此以儲(chǔ)量豐富價(jià)格低廉鈉的基本原材料天然堿大約比鋰的原材料碳酸鋰便宜倍的鈉為基礎(chǔ)原料的鈉離子電池受到了人們的廣泛矣注鈉離子電池更適用于大規(guī)模電網(wǎng)儲(chǔ)能設(shè)備以及電動(dòng)汽車用儲(chǔ)能電池近年來計(jì)算研究表明鈉離子電池完全能夠與鋰離子電池競爭鈉與鋰屬于同族元素其半電池電勢較鋰離子高具有更加穩(wěn)定的電化學(xué)性能使用更加安全目前鈉離子電池的研究還處于初級(jí)階段是人們研究的熱點(diǎn)相尖報(bào)道也在逐年增加本文綜述了近年來鈉離子電池正極材料發(fā)展中取得的重要成果正極材料正極材料的選取原則與鋰離子電池相似鈉離子電池工作原理也是靠鈉離子的濃度差實(shí)現(xiàn)的
4、正負(fù)極由不同的化合物組成充電時(shí)鈉離子從正極脫出經(jīng)過電解液嵌入負(fù)極負(fù)極處于富鈉態(tài)正極處于貧鈉態(tài)同時(shí)電子經(jīng)外電路供給到負(fù)極作為補(bǔ)償以保證正負(fù)極電荷平衡放電時(shí)則相反鈉離子電池正極材料一般為嵌入化合物作為鈉離子電池尖鍵材料正極材料的選取原則如下具有較高的比容量較高的氧化還原電位這樣電池的輸出電壓才會(huì)高良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和電化學(xué)穩(wěn)定性在嵌入和脫嵌過程中鈉的嵌入和脫嵌應(yīng)可逆并且主體結(jié)構(gòu)沒有或很少發(fā)生改變嵌入化合物應(yīng)有良好的電子導(dǎo)電率和離子導(dǎo)電率以減少極化方便大電流充放電具有制備工藝簡單資源豐富以及環(huán)境友好等特點(diǎn)過渡金屬氧化物層狀的過渡金屬氧化物為過渡金屬作為鋰離子電池的正極材料
5、已經(jīng)得到廣泛深入的研究受到鋰離子電池的研究啟發(fā)與結(jié)構(gòu)相似的X材料成為最早研究的一類鈉離子電池正極材料其中的氧化物和的氧化物研究得最多X在X正極材料中X的研究最早它一般為n和n相結(jié)構(gòu)形式存在指的是位于與氧配位的八面體結(jié)構(gòu)中是指位于能夠和氧配位構(gòu)成三棱柱結(jié)構(gòu)中n指的是過渡金屬堆垛的重復(fù)周期數(shù)鈉離子分布在層之間或結(jié)構(gòu)的空隙中年等的研究證明x作為鈉離子電池的正極材料是可行的他們發(fā)現(xiàn)x一般以基金項(xiàng)目堀家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目收到初稿日期二收到修改稿日期二通訊作者筋紹斌作者簡介揚(yáng)紹斌男遼寧阜新人教授博士生導(dǎo)師主要從事電化學(xué)儲(chǔ)能材料硏究和相結(jié)構(gòu)但相結(jié)構(gòu)中形式存在如圖所示雖然相結(jié)構(gòu)
6、在充放電過程中初始容量稍高于相結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性最好其機(jī)理是在主要位于的三棱柱空隙中具有更人的相結(jié)層間距更有利于的嵌入和脫出構(gòu)向其它相結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變時(shí)需要斷開高溫下才可能發(fā)生同時(shí)鍵只有在因此相對(duì)其它相結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定在結(jié)構(gòu)中以能量密度最高約為的制備過程如下將與按合適的比例充分球丿磬混合再于氧氣氛或空氣氛中加熱至左右維持約所得產(chǎn)物球磨至粒徑最終產(chǎn)物為的材料X能X狀結(jié)構(gòu)當(dāng)X單斜的結(jié)構(gòu)系在x相變發(fā)仝非常困難BAooABBA(a)P2-NaxCoO2CBBAoNa?Co/Mn/V不同的晶體結(jié)構(gòu)是一種研究較多的氧化物正極有多種晶體形態(tài)結(jié)構(gòu)和物理性時(shí)為三圍隧道結(jié)構(gòu)X時(shí)低溫下形成的為高溫形成的
7、為氧化物正極材料中ACABBABA時(shí)為層為為正交晶于具有高的比容量和循環(huán)穩(wěn)定性而被廣泛研究屬于正交晶系結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜在一個(gè)晶胞單元中有種不同位置的猛離子分別處于兩種不處于的八處于四方錐離位于大的型隧有大量的隧道空隙能夠承受在結(jié)同環(huán)境所有的面體離子位賈另一半的子位賈如圖所示由于道中離子位于小隧道中適合鈉離子脫嵌并且和一半的構(gòu)變形中的一些應(yīng)力這使得材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定以此在鈉離子脫嵌過程中具有較高的容量和較好的循環(huán)穩(wěn)定性能年等首次研究X的鈉離子電池的正極材料可逆容量可達(dá)等通過聚合物熱解法合成了一種新的單晶納米線在倍率下循環(huán)次比容量達(dá)到其它過渡金屈氧化物及其摻雜x也是研究較多的負(fù)
8、極材料等認(rèn)
