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高比能钠离子电池用聚阴离子型正极材料的工程设计

作者:瑞禧生物 发布时间:2024-04-28 09:42:38 次浏览

Na/Na+的高氧化还原电势和Na+较大的半径严重限制了高能量/功率密度钠离子电池(SIB)的发展,因此,正极材料仍需要进行进一步的改进,尤其是要增强其容量和电压。在各种类型的正极中,聚阴离子正极由于其出色的热稳定性,独特的电学特性和灵活的结构而成为最实用的选择。基于此,湖南大学马建民和中南大学张治安等人发表综述对聚阴离子正极的设计原理和工程策略进行了全面的概述,这对于开发高能量/功率密度SIB具有举足轻重的作用。
本文要点:
1) 聚阴离子型正极材料的独特结构具有巨大的优势:i)聚阴离子骨架包含连续的Na+扩散通道,便于Na+的存储;ii)牢固的M-O共价键可以稳定氧晶格,从而具有很高的热稳定性和安全性iii)灵活的结构赋予材料设计“丰富的化学作用”。
2) 通过阳离子取代的掺杂引入更高价态的过渡金属,以及通过缺陷工程进行相控制等,也可以实现更高的电压。
3) 为了提高比容量,必须实现多电子反应,这可以通过相工程以及在较高/较低电压的平台中嵌入Na+来实现。
Huangxu Li, et al., Engineering of Polyanion Type Cathode Materials for Sodium‐Ion Batteries: Toward Higher Energy/Power Density, Adv. Funct. Mater. 2020
DOI:10.1002/adfm.202000473
https://doi.org/10.1002/adfm.202000473