【摘 要】
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锂硫电池由于其高比能量,及其活性物质硫无毒、环境友好等特点,而受到广泛关注,有望成为下一代储能器件.但是锂硫电池的商业化仍存在几个问题:硫及其放电终产物极差的导电性会导致电极内部电化学接触不稳定;另外生成的中间放电产物极易溶于电解液,导致飞梭反应的发生,降低活性物质的利用率和电化学反应的库伦效率.石墨烯和碳纳米管由于其自身优良的性能在硫电极中有着良好的应用前景.
【机 构】
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北京理工大学材料学院,环境科学与工程北京巿重点实验室,北京,100081 北京理工大学材料学院,环
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锂硫电池由于其高比能量,及其活性物质硫无毒、环境友好等特点,而受到广泛关注,有望成为下一代储能器件.但是锂硫电池的商业化仍存在几个问题:硫及其放电终产物极差的导电性会导致电极内部电化学接触不稳定;另外生成的中间放电产物极易溶于电解液,导致飞梭反应的发生,降低活性物质的利用率和电化学反应的库伦效率.石墨烯和碳纳米管由于其自身优良的性能在硫电极中有着良好的应用前景.
其他文献
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.
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.
钠离子电池具有成本低廉、环境友好、资源丰富等特点,逐渐成为大规模储能领域的研究热点[1,2].近年来,储钠正极材料的诸多研究,如过渡金属氧化物、聚阴离子化合物、铁氰化物等,已展现出一定的储钠容量和循环性能.然而,从资源和环境方面考虑,铁基材料因其环境友好、价格低廉,被认为是最适用于大规模储能领域的理想材料.
Lithium-selenium(Li-Se) batteries are attracting attentions due to their high volumetric energy densities.However,the cathodes with long cycle stability and high selenium loadings cannot be achieved s
Rechargeable lithium-oxygen(Li-O2) batteries are considered to be one of the most promising candidates to replace conventional Li-ion batteries as battery systems for electric vehicles(EVs).[1-2] As t