深圳先进院在著名化学期刊上发表新型电池材料综述

近日,中国科学院深圳先进技术研究院集成所功能薄膜材料研究中心唐永炳研究员及其团队成员兰元其、姚文娇博士、何小龙等人在化学领域顶级期刊《德国应用化学》上发表混合聚阴离子正极材料综述,全面评述了高效低成本混合聚阴离子正极材料的最新进展和发展策略("Mixed polyanionic compounds as positive electrodes in low-cost electrochemical energy storage", Angew. Chem. Int. Ed. 2020, DOI:10.1002/anie.201915666, IF: 12.257)。

由于锂、钴等资源储量有限且分布不均匀,锂离子电池成本越来越高,难以满足太阳能、风能、潮汐能等大规模储能领域的发展需求。与锂电相似,钠离子电池、钾离子电池以及多价离子电池的性能及发展前景如何,关键在于开发出相应的电极材料和制造工艺的优化。近年来,研究团队围绕储能器件及关键材料开展了系列研究工作,在正极材料领域率先开展了草酸盐体系 (Nat. Comm. 2019, 10, 3483)、混合聚阴离子体系(Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 740, Nat. Comm. 2020, In press)新型正极材料的开发及其电化学反应机理的研究工作。

5.jpg

表1 无机晶体结构数据库(ICSD-2018.2)中二聚型混合聚阴离子化合物统计

本综述首先讨论了多种金属离子作为二次电池载荷离子的优缺点。载荷离子作为电池最关键的影响因素,其本征物理、化学特性影响着电池的整体性能。综述从资源、成本、离子半径、价电子势、荷质比及标准电势六大方面,分析了各离子的特征及其作为载荷离子的优缺点。其次,作为二次电池的短板,相关正极材料的性能决定了电池的电化学性能;尤其是提供电荷补偿的过渡金属离子对电池的容量、工作电压、能量密度等有着重要的影响。

综述从过渡金属的资源、成本、电势、可转移电子数、环境友好程度及已知化合物种类六方面,分析、比较了常见过渡金属作为二次电池正极材料氧化还原对的优缺点。最后,鉴于目前混合聚阴离子型正极材料研究较少的现状,综述详细阐述了聚阴离子作为正极材料结构框架的稳定性优势,总结了无机晶体结构数据库中已有的混合聚阴离子化合物种类,指出了多种体系仍未被研究,阐明了在相关体系发现新化合物的可能性以及新型正极材料的潜在优势。该综述对发展高效低成本环保电池正极材料具有重要指导意义。

该研究得到了国家自然科学基金、广东省科技计划、深圳市科技计划等项目资助。


相关推荐

水溶性树脂能“调光” 可用于特殊高端涂装领域

  近日,记者从江苏省江阴市科技局获悉,我国科研团队通过近10年对配方、工艺技术的攻关,成功研发出可调光泽水溶性丙烯酸树脂,并在江阴恒兴涂料有限公司(以下简称恒兴涂料)实现量产。相关研究成果填补了国内...

2020-06-02     科技日报

新型玻璃纤维复合材料 为轨道设备穿“盔甲”

  记者近日获悉,由西南交通大学、贵州省材料产业技术研究院与相关应用企业联合完成的“轨道交通高强阻燃型玻璃纤维复合材料和产品的研制及应用”日前在四川成都通过成果鉴定。通过给轨道电力、应急设施“穿上”高...

2020-06-02     科技日报

我国科研人员全球首创轻质液态金属 欲撼动石墨烯霸主地位

以清华大学刘静教授为首的团队全球首次提出“轻质液态金属”概念,并发明了一种前所未有的轻质量液态金属材料。这种材料接近完美:可塑性强、无害(良好的生物安全性)、密度轻,甚至比水的密度还小。在温度调节下该...

2020-05-29     证券时报

中国石化:高密度聚乙烯黑料实现技术突破

证券时报e公司讯,中国石化新闻办近日发布消息,上海石化自主研发的高密度聚乙烯黑色管道料达到国内800毫米以上大口径燃气管道制造性能要求,成功打破国外技术垄断。此前,国产黑料只能用于制造口径小于400毫...

2020-05-29     证券时报网

高强高模聚甲醛纤维制备获专利   

  近日,开滦煤化工研发中心依托唐山开滦化工科技有限公司申报的“一种高强高模聚甲醛纤维及其制备方法”获得发明专利授权。这是该公司在高强高模聚甲醛纤维制备技术方面取得的第二项授权发明专利,也是其在聚甲醛...

2020-05-29     中国化工报

医疗级手套专用糊树脂开发成功   

  近日,沈阳化工股份有限公司研发生产出精品医疗级手套专用糊树脂,日产量约300吨。

2020-05-29     中国化工报