氣候變化和化石燃料枯竭等問題將促進新型綠色能源的開發(fā)和利用。因此,高效率、低成本、安全的儲能系統(tǒng),得到了越來越多的關(guān)注和研究。在各類儲能系統(tǒng)中,二次電池是存儲電能、為電子設(shè)備供電的最理想選擇。目前,鋰離子電池（LIBs）的應(yīng)用最廣泛。然而,地球上鋰資源的短缺和分布不均造成的成本較高,急需研究和開發(fā)其他高性能的新型二次電池。鈉元素具有地殼中儲量豐富、均勻且與鋰具有相似化學性質(zhì)等優(yōu)勢,使得鈉離子電池（SIBs）成為了取代LIBs最有前景的備選二次電池之一。然而,鈉離子的體積較大、離子傳導(dǎo)動力學更緩慢、導(dǎo)電性更差等問題,限制了SIBs高性能的實現(xiàn),這是目前研究的難點和重點。此外,鐵具有儲量豐富、環(huán)境友好的特點,其在SIBs中的應(yīng)用引起了電池領(lǐng)域科研工作者的廣泛關(guān)注。因此,尋找良好的鐵基正極材料成為SIBs高性能電極材料開發(fā)的一個重要研究方向。本綜述對近年來SIBs鐵基正極材料方面的研究進展進行了總結(jié),并按照聚陰離子型化合物、過渡金屬氧化物、普魯士藍及類似物和氟化物分類,進行了系統(tǒng)的闡述和分析。 

【文章來源】：無機化學學報. 2020,36(07)北大核心SCICSCD

【文章頁數(shù)】：18 頁

【部分圖文】：

鈉離子電池鐵基正極材料的分類以及結(jié)構(gòu)示意圖

焦磷酸鐵鈉Na2FeP2O7具有3 V的工作電壓，理論放電比容量為97 mAh·g-1，具有許多優(yōu)異的特性，如不需要納米尺寸或碳涂覆的電極就能產(chǎn)生良好的電化學活性以及高體積能量密度。2017年Yamada[29]小組合成了Na2FeP2O7，放電比容量約90 mAh·g-1，電壓平臺3 V，對應(yīng)Fe2+/Fe3+的變化。非整數(shù)化學計量比的Na2FeP2O7同樣也引起了極大的關(guān)注。鄧超[30]小組報道了用一種超快的“閃燃合成”方法制備的珊瑚狀Na3.12Fe2.44(P2O7)2/C。每個超細Na3.12Fe2.44(P2O7)2納米粒子被包裹在一個微尺度的碳基質(zhì)中，形成一個珊瑚狀的結(jié)構(gòu)。該珊瑚狀復(fù)合材料具有良好的表面性能和層狀多孔結(jié)構(gòu)，能夠快速嵌入鈉離子，并具有較好的循環(huán)穩(wěn)定性。竇士學[31]小組采用原位碳包覆法制備了Na3.32Fe2.34(P2O7)2納米粒子，在0.1C(1C=120 mA·g-1)時(圖3a)，其放電容量可達104 mAh·g-1。在電解液中加入5%(V/V)氟代碳酸乙烯酯(FEC)后，在5C循環(huán)1 100圈后，容量保持率仍能達到89.6%(圖3b)。這種碳包覆Na3.32Fe2.34(P2O7)2電極具有低成本、高容量和良好的循環(huán)穩(wěn)定性等優(yōu)異性能。

竇士學[31]小組采用原位碳包覆法制備了Na3.32Fe2.34(P2O7)2納米粒子，在0.1C(1C=120 mA·g-1)時(圖3a)，其放電容量可達104 mAh·g-1。在電解液中加入5%(V/V)氟代碳酸乙烯酯(FEC)后，在5C循環(huán)1 100圈后，容量保持率仍能達到89.6%(圖3b)。這種碳包覆Na3.32Fe2.34(P2O7)2電極具有低成本、高容量和良好的循環(huán)穩(wěn)定性等優(yōu)異性能。1.1.3 硫酸鹽

【參考文獻】：
期刊論文
[1]碳包覆提升的工作電壓與能量密度:Na3V2（PO4）2F3@C鈉離子電池正極材料（英文）[J]. 谷振一,郭晉芝,孫中輝,趙欣欣,李文灝,楊旭,梁皓杰,趙宸德,吳興隆.  Science Bulletin. 2020(09)
[2]靜電紡絲在鈉離子電池中的應(yīng)用研究進展[J]. 王玲,楊國銳,王嘉楠,王思嵐,彭生杰,延衛(wèi).  化學學報. 2018(09)
[3]鎢青銅相和燒綠石相氟化鐵作為鋰/鈉電池正極材料[J]. 曹敦平,尹從嶺,張金倉,李馳麟.  科學通報. 2017(09)
[4]鈉離子電池先進功能材料的研究進展[J]. 向興德,盧艷瑩,陳軍.  化學學報. 2017(02)
[5]鈉離子電池電極材料研究進展[J]. 張寧,劉永暢,陳程成,陶占良,陳軍.  無機化學學報. 2015(09)



本文編號：3330538