【摘 要】
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作为一种新型锂离子电池正极材料,氟化铁(FeF3)由于具有高比容量(712 mAh g-1),高放电电压等优点而备受关注,但是由于原子之间强烈的价键作用使得FeF3的实际比容量远远低于其理论比容量.近年来,石墨烯由于其优异的电学性能和高的灵活性,是与电化学活性物质复合改善材料导电性能的理想基体,在锂离子电池、钠离子电池及其他储能领域电极材料研究中具有良好的应用前景.
【机 构】
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湘潭大学化学学院,环境友好化学与应用教育部重点实验室,湖南,湘潭,411105
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作为一种新型锂离子电池正极材料,氟化铁(FeF3)由于具有高比容量(712 mAh g-1),高放电电压等优点而备受关注,但是由于原子之间强烈的价键作用使得FeF3的实际比容量远远低于其理论比容量.近年来,石墨烯由于其优异的电学性能和高的灵活性,是与电化学活性物质复合改善材料导电性能的理想基体,在锂离子电池、钠离子电池及其他储能领域电极材料研究中具有良好的应用前景.
其他文献
金属-空气电池因具有高于锂离子电池3-10倍的能量密度而成为当今的研究热点,是在新能源汽车的电源体系中可以与石油相媲美并被寄予厚望的储能装置.锂-空气电池因有较高的比能量受到大家广泛关注,然而由于全球的金属锂资源有限,大规模应用必将带来成本问题.另外,锂-空气电池的过电位高达2.3V,导致能量效率很低.
随着对储能系统和二次电池的要求越来越高,锂硫电池因其具有高理论比容量(1675 mAh g-1)和高能量密度(2600 Wh kg-1)越发受到重视,被认为是最具潜力的下一代二次电池之一[1].目前,锂硫电池商业化应用的主要障碍来自硫自身的低电导率和多硫离子的穿梭效应[2].为解决这些问题,研究人员探索了包括制备硫-碳复合物、硫-导电聚合物复合物以及硫-金属化合物复合物等方案[2,3].
锂空气电池因具有比传统锂离子电池更高的理论能量密度而备受关注,其中有机体系锂空气电池研究的相对较多也较为深入,其可逆原理主要基于放电产物Li2O2的生成和分解[1],由于Li2O2的绝缘性和不溶性往往使得电池的过电势在循环过程中不断增大,从而导致电池能量效率以及可逆性的降低.
近年来,随着对环境、气候变迁、可持续能源供给的日益关注,人们开始把目光转向开发能量密度大、转换效率高、污染小、安全性高的新型绿色可再生的能源系统及器件.镁二次电池,以丰富的镁资源、较高的安全性,是一种具有较大发展前景的高能量密度二次电池体系.
NaMnO2最初被合成来进行离子置换合成单斜结构的LiMnO2,并用于锂离子电池正极材料.最近,NaMnO2也被直接用于钠离子电池正极材料[1].然而,对于NaxMO2(x≤1,M=Ni,Co,Mn,Fe,Cr等)电极材料的研究大多着眼于不同过渡元素的掺杂与不同结构对其电化学性能的影响[2].
随着锂离子电池的快速发展和广泛使用,锂资源有限的储备量极大的制约了其大规模且长久发展.相比较而言,钠资源丰富且在地球上分布均匀,物理化学性质与锂相似,在众多二次电池体系中成为了锂离子电池的有力代替物[1].
全钒液流电池是氧化还原液流电池的一种,其正、负极活性物质采用不同价态的钒离子溶液,充放电时通过循环泵将电解液从储液罐导入电池堆内进行反应,从而实现了容量与功率的相互独立.全钒液流电池因其安全性高、容量和功率高、电池系统设计灵活、可实时监测其充放电状态等特点,已成为规模储能技术领域的首选储能设备之一[1,2].
锂硫电池由于具有高的理论比容量(1675 mAh g-l)和能量密度(2500 Wh kg-l),环境友好以及价格低廉等优点而成为近些年来人们研究的热点.但以硫作为正极材料的锂硫电池同时还具有以下一些缺点:导电性差,多硫化物的穿梭效应以及充放电过程中伴随的体积膨胀等,这些缺点阻碍了锂硫电池的进一步发展[1].
相比于锂离子电池,钠离子电池成本更为低廉.其中,NaxMO2(x≤1,M=Ni,Co,Mn,Fe,Cr等),以及NaMPO4F(x≤1,M=Fe,V等)等物质得到了广泛的研究.然而,关于硅酸盐类材料的研究还相对较少,据我们所知,目前有报道的仅有厦门大学杨军课题组的Na2FeSiO4[1]和日本京都大学研究者的Na2MnSiO4[2].
锂硫电池由于具有高比容量和能量密度很有潜力取代锂离子电池成为下一代化学电池,被越来越多的科研人员所研究[1].其中对于锂硫电池的正极材料的研究居多,也取得了较大的进步,但其距离商业化还有些距离[2].对于锂硫正极的研究主要集中在导电添加剂与活性材料硫的有效接触及其对硫的限域作用.不言而喻,导电添加剂的导电性及其结构对于电池的性能有很大的影响.