非水系鈉離子電池的電解質(zhì)研究進展
發(fā)布時間：2020-12-27 04:02
鈉離子電池具有鈉資源豐富、成本低等優(yōu)勢,是一種很有前景的儲能電池體系。目前,國內(nèi)外研究者們已開發(fā)出多種可行的鈉離子電池正負極材料。鈉離子電池電解質(zhì)作為正負極材料參與氧化還原反應的媒介,其氧化還原窗口、鈉離子的遷移和擴散、鈉離子的溶劑化結構、鈉離子與陰離子或溶劑之間的耦合關聯(lián)作用等性質(zhì),是決定電極材料界面性質(zhì)的關鍵因素。因而,鈉離子電池電解質(zhì)對鈉離子電池體系的熱力學和動力學性質(zhì)具有重要的影響,如電極材料的結構穩(wěn)定性、固態(tài)電解質(zhì)膜(SEI)的組成和結構、電池的倍率性能、循環(huán)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性等。本文總結了有關非水系鈉離子電池電解質(zhì)的研究進展,包括液體電解液和固態(tài)電解質(zhì)等,討論了不同類型電解質(zhì)的物理化學性質(zhì)及其在鈉離子電池中的應用。當前,鈉離子電池液態(tài)和固態(tài)電解質(zhì)仍存在電導率低、電化學窗口窄、SEI膜穩(wěn)定性較差等問題。開發(fā)新型、低成本、高性能的鈉離子電池電解質(zhì)對鈉離子電池的商業(yè)化應用至關重要。
【文章來源】：儲能科學與技術. 2020年05期
【文章頁數(shù)】：17 頁
【部分圖文】：
近10年來鈉離子電池領域不同方向的文章發(fā)稿量比例（數(shù)據(jù)統(tǒng)計來源：webofscience2020年02月數(shù)據(jù)更新）Fig.1Publicationdistributioninfieldofsodium-ionbatteriesinlasttenyears.(Note:publicationstatisticsdata
子電導率及良好的電極-電解質(zhì)界面穩(wěn)定性是目前主要的發(fā)展思路。2.2.1NASICON固態(tài)電解質(zhì)鈉超離子導體(NASICON)是研究者們認識較早的一類離子導體材料。早在1976年，Hong[76]和Goodenough等[77]就報道了NASICON結構的Na1+xZr2Si2xPxO12(0≤x≤3)，并研究了Na+在NASICON中的傳輸行為。NASICON具有三維框架結構，Na+通過在Na1和Na2位置間的遷移實現(xiàn)離子傳輸，但具體傳輸路徑仍存在爭議。最近，Nazar等[78]結合中子粉末衍射圖7具有類冠醚腔和PEO支鏈的星形聚合物[72]Fig.7Schematicillustrationonstarpolymerwithpseudo-crownethercavitiesandPEOarms[72]1243
能的解決方案。此外，進一步降低鈉離子電池液的成本對鈉離子電池技術的實用化非常關鍵。與有機液態(tài)電解質(zhì)相比，固態(tài)電解質(zhì)具有顯著的安全性的優(yōu)勢，也吸引了很多研究者的關注。目前一些文獻報道的新型鈉固體電解質(zhì)的室溫電導率也取得了巨大的突破，然而，鈉離子固態(tài)電解質(zhì)在實際過程中仍存在固態(tài)電解質(zhì)分解，及電極材料與電解質(zhì)界面兼容性差等問題，對于鈉離子固態(tài)電池結構的設計也缺少深入的研究�？偟膩碚f，鈉離子電池電解質(zhì)的研究尚處于起步階段，仍需要針對具體的電池體系開發(fā)出與正負極匹配的電解質(zhì)體系，深入圖11鈉離子電池電解質(zhì)Fig.11Sodiumionbatteryelectrolyte圖10Na3OBH4的(a)晶體結構和(b)電導率[97]；(c)Na+遷移與陰離子簇旋轉(zhuǎn)的耦合機理；(d)不同溫度下[Na11Sn2]PSe12、[Na11Sn2]PS12和[Na11Sn2]SbS12的擴散系數(shù)[98]Fig.10(a)theframeworkand(b)ArrheniusplotoftheconductivityofNa3OBH4[97];(c)couplingmechanismofNa+migrationandanionclusterrotation；(d)thediffusivities[Na11Sn2]PSe12,[Na11Sn2]PS12and[Na11Sn2]SbS12atdifferenttemperatures[98]1247
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Failure analysis with a focus on thermal aspect towards developing safer Na-ion batteries[J]. 李鈺琦,陸雅翔,陳立泉,胡勇勝. Chinese Physics B. 2020(04)
[2]Composite solid electrolyte of Na3PS4-PEO for all-solid-state SnS2/Na batteries with excellent interfacial compatibility between electrolyte and Na metal[J]. Xiaoyan Xu,Yuanyuan Li,Jun Cheng,Guangmei Hou,Xiangkun Nie,Qing Ai,Linna Dai,Jinkui Feng,Lijie Ci. Journal of Energy Chemistry. 2020(02)
本文編號：2941063
【文章來源】：儲能科學與技術. 2020年05期
【文章頁數(shù)】：17 頁
【部分圖文】：
近10年來鈉離子電池領域不同方向的文章發(fā)稿量比例（數(shù)據(jù)統(tǒng)計來源：webofscience2020年02月數(shù)據(jù)更新）Fig.1Publicationdistributioninfieldofsodium-ionbatteriesinlasttenyears.(Note:publicationstatisticsdata
子電導率及良好的電極-電解質(zhì)界面穩(wěn)定性是目前主要的發(fā)展思路。2.2.1NASICON固態(tài)電解質(zhì)鈉超離子導體(NASICON)是研究者們認識較早的一類離子導體材料。早在1976年，Hong[76]和Goodenough等[77]就報道了NASICON結構的Na1+xZr2Si2xPxO12(0≤x≤3)，并研究了Na+在NASICON中的傳輸行為。NASICON具有三維框架結構，Na+通過在Na1和Na2位置間的遷移實現(xiàn)離子傳輸，但具體傳輸路徑仍存在爭議。最近，Nazar等[78]結合中子粉末衍射圖7具有類冠醚腔和PEO支鏈的星形聚合物[72]Fig.7Schematicillustrationonstarpolymerwithpseudo-crownethercavitiesandPEOarms[72]1243
能的解決方案。此外，進一步降低鈉離子電池液的成本對鈉離子電池技術的實用化非常關鍵。與有機液態(tài)電解質(zhì)相比，固態(tài)電解質(zhì)具有顯著的安全性的優(yōu)勢，也吸引了很多研究者的關注。目前一些文獻報道的新型鈉固體電解質(zhì)的室溫電導率也取得了巨大的突破，然而，鈉離子固態(tài)電解質(zhì)在實際過程中仍存在固態(tài)電解質(zhì)分解，及電極材料與電解質(zhì)界面兼容性差等問題，對于鈉離子固態(tài)電池結構的設計也缺少深入的研究�？偟膩碚f，鈉離子電池電解質(zhì)的研究尚處于起步階段，仍需要針對具體的電池體系開發(fā)出與正負極匹配的電解質(zhì)體系，深入圖11鈉離子電池電解質(zhì)Fig.11Sodiumionbatteryelectrolyte圖10Na3OBH4的(a)晶體結構和(b)電導率[97]；(c)Na+遷移與陰離子簇旋轉(zhuǎn)的耦合機理；(d)不同溫度下[Na11Sn2]PSe12、[Na11Sn2]PS12和[Na11Sn2]SbS12的擴散系數(shù)[98]Fig.10(a)theframeworkand(b)ArrheniusplotoftheconductivityofNa3OBH4[97];(c)couplingmechanismofNa+migrationandanionclusterrotation；(d)thediffusivities[Na11Sn2]PSe12,[Na11Sn2]PS12and[Na11Sn2]SbS12atdifferenttemperatures[98]1247
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Failure analysis with a focus on thermal aspect towards developing safer Na-ion batteries[J]. 李鈺琦,陸雅翔,陳立泉,胡勇勝. Chinese Physics B. 2020(04)
[2]Composite solid electrolyte of Na3PS4-PEO for all-solid-state SnS2/Na batteries with excellent interfacial compatibility between electrolyte and Na metal[J]. Xiaoyan Xu,Yuanyuan Li,Jun Cheng,Guangmei Hou,Xiangkun Nie,Qing Ai,Linna Dai,Jinkui Feng,Lijie Ci. Journal of Energy Chemistry. 2020(02)
本文編號：2941063
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