鈉離子電池及鋰硫電池最新研究進(jìn)展匯總

本篇匯總將帶大家閱覽近期鈉離子電池及鋰硫電池的最新研究進(jìn)展。

1. Angew. Chem. Int. Ed.非質(zhì)子的鈉-氧氣電池循環(huán)中的單線態(tài)氧

非質(zhì)子的鈉-氧氣電池在循環(huán)中需要超氧化鈉(NaO2)可逆的形成/溶解。與附帶化學(xué)有關(guān)的較差循環(huán)壽命應(yīng)歸因于電解質(zhì)和電極與NaO2(強(qiáng)親核試劑和堿)的反應(yīng)。然而，其反應(yīng)性不能同時(shí)解釋副反應(yīng)和不可逆性。近日，奧地利格拉茨技術(shù)大學(xué)Stefan A. Freunberger博士(通訊作者)等證實(shí)單線態(tài)氧(1O2)在循環(huán)的所有階段均有形成，是附帶化學(xué)主要的推動(dòng)力。通過(guò)捕獲劑與1O2迅速選擇性形成穩(wěn)定的加合物進(jìn)行原位或非原位的檢測(cè)。1O2形成包括放電過(guò)程中由質(zhì)子介導(dǎo)的超氧化物歧化、暫停、低于3.3 V充電和約3.3 V直接電化學(xué)產(chǎn)生1O2。高容量需要的痕量水也是附帶化學(xué)的驅(qū)動(dòng)力。因此控制高活性單線態(tài)氧是高度可逆電池操作的關(guān)鍵。

2. Angew. Chem. Int. Ed.超高容量的室溫鈉離子電池有機(jī)硫代羧酸鹽電極

有機(jī)電池電極因其具有低成本、無(wú)重金屬和易調(diào)結(jié)構(gòu)等優(yōu)勢(shì)，有望替代傳統(tǒng)金屬氧化物電極材料，將羧酸鹽和羰基化合物作為有機(jī)室溫鈉電池電極已得到了廣泛的研究。西安交通大學(xué)杜亞平教授和何剛教授(共同通訊作者)等首次將對(duì)苯二甲酸鈉中羧基的氧原子逐步替換為硫原子后作為鈉離子電池電極，可改善電子離域、導(dǎo)電性和鈉的吸收能力。上述基于分子工程的通用策略極大地增強(qiáng)了具有相同碳骨架有機(jī)電極的比容量。將兩個(gè)硫原子引入羧酸鹽骨架后，50 mA·g-1電流密度下分子固體可逆容量達(dá)到466 mAh·g-1。引入四個(gè)硫原子后，50 mA·g-1的電流密度下容量增加到567 mAh·g-1，是目前為止有機(jī)鈉離子電池陽(yáng)極的最高容量。

3. Nano EnergySnF2@C納米復(fù)合材料作為高容量鈉離子電池陽(yáng)極材料的反應(yīng)機(jī)理探究

作為一種具有極高的理論儲(chǔ)能容量的可充電電池陽(yáng)極，錫基材料吸引了眾多研究人員的關(guān)注。韓國(guó)科學(xué)技術(shù)研究院Kyung Yoon Chung教授(通訊作者)等制備了一種基于SnF2和乙炔黑的納米復(fù)合材料，并將其作為高性能鈉離子電池陽(yáng)極材料，研究了其電化學(xué)性能以及相關(guān)的儲(chǔ)能機(jī)理。相比微米尺寸純SnF2電極的可逆容量(323 mAh·g-1)，納米復(fù)合材料電極的可逆容量(563 mAh·g-1)大大提高。納米復(fù)合材料電極顯示出優(yōu)越的倍率性能，在1 C的高電流密度下可逆容量可達(dá)到191 mAh·g-1，而純電極容量較低。使用原位XRD觀察晶體結(jié)構(gòu)的變化，結(jié)果顯示在充/放電過(guò)程中存在著兩種或兩種以上物質(zhì)的固溶體。

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