为突破技术瓶颈,钠离子电池负极材料有哪些发展路线?

为突破技术瓶颈,钠离子电池负极材料有哪些发展路线?

最佳答案 匿名用户编辑于2022/08/30 15:24

如果你对该问题感兴趣的话,推荐你看看《2022年中国钠离子电池技术及应用发展研究报告:因“钠”而聚,向“绿”而行》这篇报告,下面是部分摘录的内容,具体请以原报告为准。

1.硬碳负极材料:来源广泛,可逆容量可观

硬碳是高分子聚合物、石油化工产品(如沥青类)或生物质材料(如植物残渣)碳化 而成,这些碳质材料即便加热到 2800℃ 也难以石墨化,以这些材料作为前驱体进行 热处理,即可获得硬碳负极材料。由于其结构高度无序且稳定,氧化还原电位较低, 硬碳被认为是较为理想的钠离子电池负极材料。由于硬碳材料具有较大的层间距离和 较多晶格缺陷,为钠离子提供了丰富的位点,在作为钠离子电池负极材料时表现出了 较高的可逆容量。

趋势:对硬碳负极材料进行改性以提高首周库伦效率(ICE),并进一步提高比容量 和循环性能。硬碳负极材料的首周库伦效率(ICE)偏低。对于全电池,储存在正极 和电解液中的钠离子是有限的,低库伦效率将严重影响电池容量。为解决这一问题, 研究人员开发了包括材料结构调控、阳离子掺杂、调控含氧官能团等手段,改善了硬 碳负极材料 ICE 的同时,其比容量和循环性能也得到了进一步提升。

2.软碳负极材料

软碳是一种可以在 2800℃ 下石墨化的非晶碳材料,也被称为石墨化碳。软碳材料中 含有石墨微晶无规则堆垛架构而成的孔道结构,具备容纳钠离子的功能,因此可以作 为钠离子电池负极材料。相比于硬碳材料,软碳材料具备更高的电子导电性和倍率性 能,这得益于其富含的 sp2 碳。

趋势:通过异相原子掺杂、制备纳米结构等手段改性碳材料以改善软碳负极材料性能。 由于软碳材料在高温下容易石墨化,其层间距会随碳化温度升高而逐渐减小,令孔道 结构塌陷而导致储钠性能明显。而碳化温度较低无法使其发挥电子导电性优势,且结 构不稳定,不可逆容量大。为解决这些问题,研究人员开发出了多种改性手段,如通 过制备纳米结构、设计多孔结构加快钠离子传输、掺杂异相原子以增加层间距,改善 容量与导电率、预氧化策略抑制其石墨化等。

 

参考报告

2022年中国钠离子电池技术及应用发展研究报告:因“钠”而聚,向“绿”而行.pdf

2022年中国钠离子电池技术及应用发展研究报告:因“钠”而聚,向“绿”而行。2021年夏,联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)发布最新报告,人类活动正在导致全球气温上升,未来20年,全球变暖将达到灾难性的程度,这给人们再次敲响气候变化的警钟。紧迫的全球气候危机使政策制定者、监管机构和投资者加大了对全球低碳能源体系的关注。储能作为链接上游低碳能源端和下游能源应用端的中间环节,其发展对低碳能源体系的建设有重要意义。人们从未停止寻找性能优良、能够大规模应用的储能方案,钠离子电池(Sodium-ionbattery/Na-ionbatteries-...

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其他答案
匿名用户编辑于2022/08/30 15:23

多种负极材料中无定形碳材料最具商业化潜力。由于钠离子的原子半径较大,钠离子 无法在石墨负极材料处进行高效率的脱嵌,因此寻找合适的储钠负极材料至关重要。 钠离子电池负极材料主要有无定型碳类(硬碳、软碳等)、合金类、过渡金属氧化物 等。其中合金类容量较高但循环性能和倍率性能不佳;过渡金属氧化物容量较低;无 定形碳可逆容量和循环性能优良,控制成本后有望实现商业化。无定形碳材料主要分 为硬碳和软碳两种。

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