有機(jī)鈉離子電池是一種以有機(jī)物作為電極材料的新型二次電池。但有機(jī)物作為鈉離子電池電極材料仍存在較低的氧化還原電位、高的溶解性和低的導(dǎo)電性等問(wèn)題。解決這些問(wèn)題通常采用引入吸電子基團(tuán)來(lái)提高氧化還原電位,形成聚合物來(lái)降低溶解性和引入導(dǎo)電基底增加導(dǎo)電性等方法。著重關(guān)注羰基化合物作為鈉離子電池電極材料,分別介紹羰基化合物/聚合物及其與導(dǎo)電基底形成的復(fù)合物和柔性電極在鈉離子電池中的應(yīng)用。 

【文章來(lái)源】：化學(xué)教育(中英文). 2020,41(18)北大核心

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【部分圖文】：

鈉離子電池工作原理圖[3]

鈉離子電池正極一般采用層狀過(guò)渡金屬氧化物,如Na0.44MnO2、NaCoO2、Na0.67Fe0.5Mn0.5O2等,負(fù)極采用無(wú)定形碳、金屬氧化物/硫化物、合金等。當(dāng)前無(wú)論是鋰離子電池還是鈉離子電池都主要是以無(wú)機(jī)材料作為電極材料,而絕大多數(shù)無(wú)機(jī)材料都來(lái)自于可耗盡的礦產(chǎn)資源,其合成和提煉不僅需要消耗能源,而且會(huì)產(chǎn)生大量碳排放,由于其難以回收利用會(huì)對(duì)環(huán)境造成影響。相比之下,有機(jī)材料具有更多的優(yōu)點(diǎn)(如圖2所示),包括更好的氧化還原穩(wěn)定性,結(jié)構(gòu)多樣性,環(huán)境友好性以及易于回收、處理等。最重要的是,有些有機(jī)化合物可直接從生物質(zhì)中獲得或由其衍生物制備,這可以減少能量消耗和二氧化碳的釋放。此外,有機(jī)物還具有結(jié)構(gòu)和官能團(tuán)的可調(diào)性,其氧化還原過(guò)程和多電子反應(yīng)特性可以通過(guò)有機(jī)合成方法來(lái)調(diào)節(jié)。因此,有機(jī)電極材料應(yīng)用于鈉離子電池可以實(shí)現(xiàn)新型電池的跨越式發(fā)展,有利于開發(fā)新一代綠色電池,已經(jīng)引起了研究者的廣泛研究熱潮[5-7]。2 小分子羰基化合物在鈉離子電池中的應(yīng)用

2 小分子羰基化合物在鈉離子電池中的應(yīng)用到目前為止,含氮雜環(huán)化合物、有機(jī)自由基化合物和羰基化合物等已經(jīng)被證實(shí)可以作為有效的電化學(xué)活性材料而應(yīng)用于鈉離子電池。其中羰基化合物由于具有多電子反應(yīng)和高比容量的優(yōu)點(diǎn)而引起了廣泛的關(guān)注。本文主要集中介紹羰基化合物在鈉離子電池中的應(yīng)用。目前,電活性羰基化合物可分為3種類型,即酸酐(圖3(a)),醌(圖3(b))和羧酸鹽(圖3(c))。對(duì)于酸酐:酸酐可以直接與芳族多環(huán)相連接,通過(guò)離域分散負(fù)電荷;對(duì)于醌:羰基基團(tuán)與共軛環(huán)直接連接,共軛環(huán)可通過(guò)還原形成另外的芳族體系;對(duì)于羧酸鹽:羧酸鈉與芳環(huán)連接,芳環(huán)可以產(chǎn)生含有二鈉的共軛體系。相比之下,酸酐展現(xiàn)出高比容量,醌展現(xiàn)出較高的氧化還原電位,而羧酸鹽則展示出較低的鈉離子插入電壓,僅可用作負(fù)極材料。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]電活性有機(jī)材料在鈉離子電池中的研究進(jìn)展[J]. 肖遙,鄧雯雯,李長(zhǎng)明.  功能材料. 2019(02)
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