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碱金属离子电池非晶正极材料的研究进展
1
作者 尚金冰 孙美玲 《中国有色金属学报》 北大核心 2025年第1期78-98,共21页
为了满足当今社会对碱金属离子电池日益增长的能量密度、使用寿命和安全性的要求,需要开发具有高可逆容量、长循环稳定和高安全性能的正极材料。短程网络的非晶正极材料因其丰富的离子储存位点和高度各向同性的离子传输通道而表现出高... 为了满足当今社会对碱金属离子电池日益增长的能量密度、使用寿命和安全性的要求,需要开发具有高可逆容量、长循环稳定和高安全性能的正极材料。短程网络的非晶正极材料因其丰富的离子储存位点和高度各向同性的离子传输通道而表现出高容量和快速的反应动力学,近年来备受关注,为电化学储能开辟了新方向。本文重点关注碱金属离子电池中非晶正极材料的最新研究进展,综述其特点、合成策略和表征手段,以及在储能领域的重要应用。最后,提出了非晶正极材料在电化学储能领域面临的挑战,并对未来研究方向进行了展望。 展开更多
关键词 非晶正极 无序结构 碱金属离子电池 表征方法 合成方法
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炭气凝胶的制备及在碱金属离子电池中的应用 被引量：7
2
作者 高新然 邢政 +3 位作者 李子健 董晓玉 鞠治成 郭春丽 《新型炭材料》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期486-507,共22页
炭气凝胶材料具有三维层次化多孔网络、较快的电子/离子传输速度、卓越的物理化学性能和循环稳定性,被认为是电化学储能领域中最有前景的碳基材料之一。此外,炭气凝胶的这些优势也使其在复合材料的应用中发挥了巨大潜力。本综述总结了... 炭气凝胶材料具有三维层次化多孔网络、较快的电子/离子传输速度、卓越的物理化学性能和循环稳定性,被认为是电化学储能领域中最有前景的碳基材料之一。此外,炭气凝胶的这些优势也使其在复合材料的应用中发挥了巨大潜力。本综述总结了近年来三维炭气凝胶的合成方法、功能化方法及其在碱金属离子电池中的研究进展。 展开更多
关键词 炭气凝胶 石墨烯气凝胶 碱金属离子电池 碳基 负极
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原位拉曼光谱在碱金属离子电池炭负极材料研究中的应用 被引量：8
3
作者 程晓琴 李慧君 +2 位作者 赵振新 王永祯 王晓敏 《新型炭材料》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期93-105,共13页
拉曼散射仪是一种基于激光物理学的快速、无损、高分辨率的通用表征工具,已被证明是研究温度、应力、电化学反应等诱导的结构相变的一种有力工具。碱金属电池的原位拉曼表征可以追踪充放电过程中的电极材料变化和界面反应。炭材料因其... 拉曼散射仪是一种基于激光物理学的快速、无损、高分辨率的通用表征工具,已被证明是研究温度、应力、电化学反应等诱导的结构相变的一种有力工具。碱金属电池的原位拉曼表征可以追踪充放电过程中的电极材料变化和界面反应。炭材料因其良好的可逆性、优异的稳定性、低电化学平台和低成本,成为应用最广泛的锂离子电池负极材料。本文详细总结了原位拉曼谱图在碱金属离子电池炭负极材料研究中的应用,着重整理归纳了原位拉曼谱图在分析Li+/Na+/K+在石墨、硬碳等炭材料储能机理中的应用,分析了尺寸效应、应力、掺杂、溶剂化共插层等对碱金属离子电池炭负极材料储能的影响。原位拉曼与原子力显微镜(AFM),X射线衍射(XRD)等高分辨率的原位表征联用以达到分析储能机理的目的,将会在储能领域中表现出广阔的应用前景。 展开更多
关键词 原位拉曼 炭负极材料 碱金属离子电池
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碱金属离子电池软碳负极材料的研究进展 被引量：4
4
作者 赵宇 赵翰庆 李忠 《电源技术》 CAS 北大核心 2021年第10期1360-1362,1375,共4页
碱金属离子电池因其在大规模电化学储能中具有良好的应用前景,近年来受到了国内外学者的广泛关注,成为目前研究的一大热点。软碳因其独特的结构特性具有良好的导电性,加之成本低廉、无毒无害的特点,使其成为碱金属离子电池负极材料中的... 碱金属离子电池因其在大规模电化学储能中具有良好的应用前景,近年来受到了国内外学者的广泛关注,成为目前研究的一大热点。软碳因其独特的结构特性具有良好的导电性,加之成本低廉、无毒无害的特点,使其成为碱金属离子电池负极材料中的新兴材料。以软碳材料为主要对象,简要介绍了近几年来其在碱金属离子电池领域的研究进展,就软碳材料的原料选择、结构调控措施和电化学性能表现等方面进行了总结和概括。 展开更多
关键词 软碳材料 负极材料 碱金属离子电池
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量子点/碳复合材料在碱金属离子电池的应用进展 被引量：2
5
作者 吴立清 冯柳 +4 位作者 毛晓璇 穆洪亮 刘志超 牛金叶 高蔷 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期36-51,共16页
碱金属离子电池作为可充电电池,是目前重要的储能设备之一。它凭借能量密度大、工作电压高、无“记忆效应”、自放电小、绿色无污染等优点在近些年来受到人们的广泛关注。电极材料是影响碱金属离子电池电化学性能的重要因素之一,因此,... 碱金属离子电池作为可充电电池,是目前重要的储能设备之一。它凭借能量密度大、工作电压高、无“记忆效应”、自放电小、绿色无污染等优点在近些年来受到人们的广泛关注。电极材料是影响碱金属离子电池电化学性能的重要因素之一,因此,寻求比容量高、结构稳定的电极材料是推动碱金属离子电池发展的关键。量子点/碳复合材料(QDs/C)集合量子点与碳材料的优势,是碱金属离子电池优异的候选电极材料。本文首先对量子点进行简要介绍,然后分别综述单质量子点/碳复合材料、化合物量子点/碳复合材料及异质结构量子点/碳复合材料在碱金属离子电池中的应用进展。最后,分析量子点/碳复合材料作为碱金属离子电池电极材料的优势与不足,针对目前存在的问题提出了未来发展的方向:(1)探索新型方法,解决量子点及其复合材料的团聚问题;(2)研究SEI膜的结构性能等,解决首次库仑效率偏低的问题;(3)明确反应机理,获取更优异的电化学性能。 展开更多
关键词 碱金属离子电池 量子点/碳复合材料 异质结构 协同作用 电化学性能
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MXenes的表面改性及其在碱金属离子电池中应用的研究进展 被引量：5
6
作者 董旭晟 赵瑞正 +1 位作者 孙彬 周国伟 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期9031-9044,共14页
二维(2D)MXenes纳米材料因其独特的物理/化学性质以及在能源材料中的广泛应用而备受关注。然而,MXenes在电化学储能领域面临诸多问题,如固有的低容量、自堆叠、不利的表面官能团等。针对以上问题,迫切需要对MXenes材料进行表面改性,以... 二维(2D)MXenes纳米材料因其独特的物理/化学性质以及在能源材料中的广泛应用而备受关注。然而,MXenes在电化学储能领域面临诸多问题,如固有的低容量、自堆叠、不利的表面官能团等。针对以上问题,迫切需要对MXenes材料进行表面改性,以提高储能系统的性能,解决其在发展高性能储能技术的问题。本文简要总结了MXenes的合成方法,介绍了基于MXenes表面改性的最新研究进展,探讨了MXenes纳米复合材料的性能以及在锂离子电池、钠离子电池、钾离子电池等碱金属离子电池中的应用。最后,对MXenes纳米复合材料在未来碱金属离子电池的应用中所面临的挑战和发展前景进行了展望。 展开更多
关键词 二维材料 MXenes 表面改性 纳米复合材料 碱金属离子电池
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高电压/宽温域水系碱金属离子电池的研究进展
7
作者 陈晨阳 赵永智 +1 位作者 李园园 刘金平 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2023年第5期1-24,共24页
水系储能器件具有固有的高安全性、环境友好性和成本低的优势,在未来智能电网、便携式/可穿戴电子产品等领域显示出巨大的应用潜力。然而水的热力学分解电压低、冰点高,导致水系电解液电化学稳定电压窗口窄以及凝固点高,极大地限制了水... 水系储能器件具有固有的高安全性、环境友好性和成本低的优势,在未来智能电网、便携式/可穿戴电子产品等领域显示出巨大的应用潜力。然而水的热力学分解电压低、冰点高,导致水系电解液电化学稳定电压窗口窄以及凝固点高,极大地限制了水系储能器件的能量密度与宽温域应用。因此,设计耐高电压、抗冻的水系电解液,成为水系储能器件大规模、多场景应用的关键。本文系统综述了高电压/宽温域水系碱金属离子电池电解液设计的研究进展,从热力学和动力学角度出发,分别重点介绍提高电解液电压窗口和工作温度范围的各类策略以及相关作用机制。进一步提出宽温域、高压水系电解液的潜在设计思路,并对高性能水系碱金属离子电池的发展方向进行展望。 展开更多
关键词 碱金属离子电池 水系电解液 电解液调控 高电压 宽温域
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量子点及其复合材料作为碱金属离子电池负极的研究进展 被引量：1
8
作者 周俊龙 赵鲁康 +2 位作者 刘朝孟 高宣雯 骆文彬 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期1392-1408,共17页
负极材料作为碱金属离子电池的重要组成部分,对电池的性能有着巨大的影响。传统的负极材料如石墨,由于比容量低很难满足未来对储能的需求。因此,寻找具有高比容量、优异的循环性能和稳定性能的负极材料至关重要。量子点因细小的尺寸和... 负极材料作为碱金属离子电池的重要组成部分,对电池的性能有着巨大的影响。传统的负极材料如石墨,由于比容量低很难满足未来对储能的需求。因此,寻找具有高比容量、优异的循环性能和稳定性能的负极材料至关重要。量子点因细小的尺寸和超高的比表面积被广泛用于与负极基体材料复合,由量子点修饰的复合负极材料在碱金属离子电池中表现出优异的电化学性能。然而,目前对量子点及其复合材料用于碱金属离子电池负极的研究缺乏综述和展望。本文从金属氧化物量子点、金属硫化物量子点、金属氮化物量子点、碳量子点、单质类量子点以及其他类型量子点这6个方面对应用于碱金属离子电池负极的量子点进行综述,重点分析了各类量子点修饰的复合材料的作用机理和电化学性能。综合分析表明,量子点复合负极材料能有效缩短碱金属离子的扩散路径,提供更丰富的活性位点以及具有更高的循环稳定性,有望成为碱金属离子电池最具前途的负极材料。此外,本文总结了量子点复合负极材料存在的问题,并对未来量子点及其复合材料在电池领域的发展前景作了展望:(1)优化量子点合成路径;(2)明确量子点作用机理;(3)减少副反应消耗;(4)选用更合适的基体材料。 展开更多
关键词 碱金属离子电池 量子点 负极 复合材料 电化学性能
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γ-石墨单炔的制备及在能量储存与转化领域的应用
9
作者 郝紫项 陈阳 +1 位作者 王霖锐 崔晓莉 《无机化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2022年第12期2321-2341,共21页
炔碳材料是一种新兴的二维碳同素异形体,具有一定的导电性和较高的比表面积,其sp~2和sp型杂化碳组成的多孔结构,拓展了离子输运通道,提升了电荷转移能力,在能量储存与转化领域展现出广阔的应用前景。γ-石墨单炔(γ-GY)是理论上结构最... 炔碳材料是一种新兴的二维碳同素异形体,具有一定的导电性和较高的比表面积,其sp~2和sp型杂化碳组成的多孔结构,拓展了离子输运通道,提升了电荷转移能力,在能量储存与转化领域展现出广阔的应用前景。γ-石墨单炔(γ-GY)是理论上结构最稳定的单炔类炔碳材料,具有稳定的共轭体系、独特的三角孔结构,有助于离子的脱嵌和迁移;同时γ-GY还具有良好的半导体性能,在光电催化方面也具有很大的应用潜力。另外,通过异原子掺杂或前驱体分子结构设计调控γ-GY的构型和电子排布,有利于拓展γ-GY在能源领域的应用。本文重点总结了γ-GY的制备方法及其在锂(钠、钾)离子电池和光电催化方面的应用研究进展,提出了γ-GY类材料面临的挑战与机遇,并展望其在能源领域的发展趋势。 展开更多
关键词 γ-石墨单炔 碱金属离子电池 光电催化 能源
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