周豪慎&郭少华Chem. Soc. Rev.: 用于钠离子电池的先进无钴正极材料 2023年10月13日 上午10:31 • 头条, 干货, 顶刊 • 阅读 7 锂离子电池的两种最重要的金属元素(锂和钴)急剧增加的需求/成本和有限的储量引起了对未来发展的担忧。配备先进无钴正极的钠离子电池(SIBs)在解决“锂恐慌”和“钴恐慌”方面显示出巨大潜力,然而目前几乎没有专门的评论文章关注SIBs无钴正极的进展。 图1. 几种过渡金属元素的价格和丰度以及SIBs无钴正极的研究热度 在此,南京大学周豪慎教授、郭少华教授等人全面回顾了用于先进SIB的高性能无钴正极材料的最新进展,讨论了决定正极结构稳定性的关键因素,并强调了各种提高无钴正极材料结构/电化学稳定性的有效策略。 首先介绍了钴在正极材料中的作用(如严苛的合成条件、复杂相变、电化学性能和空气稳定性方面等),然后概述了典型正极结构(层状氧化物、隧道氧化物、普鲁士蓝和聚阴离子化合物)的固有结构特征和电化学性能,Mn、Fe、Ni、V和 Cr等非钴元素引入正极结构中可以稳定SIB。 接下来讨论了电化学稳定性和相变、粒子裂纹、过渡金属板滑移、晶格畸变、晶格氧氧化和过渡金属迁移/溶解之间的内在关系,以及增强结构和电化学稳定性的策略(结晶度工程、掺杂、复合相、表面/界面工程、价态调控、原子尺度协同作用和形态工程)。 图2. SIB中先进无钴正极材料的内在挑战和开发策略 尽管近年来在稳定SIBs的无钴正极材料方面取得了巨大进步,但未来仍需进一步考虑以下问题: (1)仍需要进一步研究机理和材料设计以扩展无钴正极材料家族,提高综合电化学性能; (2)探索简便/通用的策略并利用协同效应,如同步体掺杂和表面包覆、复合结构的协同效应等; (3)利用计算工具(机器学习和 DFT计算)和先进的表征技术(原子级分辨率 STEM、中子衍射、软/硬 XAS以及原位/operando表征等)深入了解基本的钠存储机制并探索新的高度稳定的正极材料; (4)探索工业应用(材料合成、空气稳定性、全电池组装及性能等)。 图3. 用于SIB的先进无钴正极材料的潜在方向展望 Advanced cobalt-free cathode materials for sodium-ion batteries, Chemical Society Reviews 2021. DOI: 10.1039/D1CS00442E 原创文章,作者:科研小搬砖,如若转载,请注明来源华算科技,注明出处:https://www.v-suan.com/index.php/2023/10/13/ab3fc33bbd/ 电池 赞 (0) 0 0 生成海报 相关推荐 周光敏AM:揭示正负极之间的耦合效应,开发实用的锂硫电池 2023年10月4日 天大胡文彬/钟澄AFM: 多孔“珊瑚”,性能强大!Pt纳米线用于甲醇和氨氧化 2023年10月16日 周豪慎/何平,最新Nature子刊! 2023年10月9日 Nature Chemistry:光催化效率提升关键,逃逸现象如何重塑反应速率? 2024年4月16日 亥姆霍兹研究所AM:采用局部浓缩离子液体电解质增强锂金属电池的电极/电解质界面 2023年12月12日 苏大李亮/倪江锋EnSM: 静电纺丝在柔性钠离子电池的应用 2023年10月15日 发表回复 请登录后评论...登录后才能评论 提交