锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、自放电小、无记忆效应和环境友好等众多优点,已经在智能手机、智能手环、数码相机和笔记本电脑等 消费电子领域中获得了广泛地应用,具有最大的消费需求。
锂金属负极具有超高的的理论比容量(3860 mAh/g),极低的氧化还原电位(-3.04 V)和较低的质量密度,因而被视作下一代高能量密度可充电电池(>500 Wh/Kg)的终极负极材料。
为了推动电动汽车的发展,国家相关部门提出2020年动力电池比能量需要达到300Wh/kg以上,如此高的比能量需要应用到更高容量的高镍三元材料和硅碳复合负极材料。
设计具有层状结构、高稳定性的高石墨化度炭材料,以缓冲其在储钾过程中的大层间变化成为石墨材料应用于钾离子电池面临的主要挑战。
不易燃的电解液可以从根本上消除着火危险并提高电池安全性,但是由于负极表面的强催化活性,它们与负极材料,尤其是石墨负极的相容性仍然是一个障碍。
2017年东芝公司推出了新一代的动力电池产品SCiBTM,采用铌钛氧化合物NTO作为负极,NTO化合物的体积比容量是石墨负极的两倍,显著提升了电池的性能,公司计划在2020年将该产品推向市场。
关于锂离子电池衰降机理的研究多是集中在正负极材料上,例如许多研究表明活性物质损失、内阻增加等因素是造成锂离子电池衰降的主要因素,而对于粘结剂在锂离子电池衰降过程中所起到的作用研究还比较少。
电化学能量存储器件是未来新能源和洁净能源高效利用的重要手段之一。铁的氧化物因其理论容量高、价格低廉等特点是一种很有前景的水系储能负极材料。
目前的二次电池常采用的电池的容量,与其正负极材料的性质密切相关。同种对称结构的电极材料对于电化学储能装置具有很高的吸引力,但是对于可充电电池来说很难实现。
自1991年索尼首次商业化以来,锂离子电池(LIBs)由于其能量转换效率高,循环寿命长,能量密度高等特点成为了能量存储领域的支柱,近年来对于锂离子电池的研究方兴未艾。
金属锌(Zn)因其理论容量高(820 mAh g-1),电位低(相对于标准氢电极为-0.762 V),资源丰富,低毒性被认为是水系电池的理想负极材料。
目前,传统的钠离子电池的电化学储能机制,主要分为三种:嵌入机制(碳材料、TiO2,V2O5);转换机制(CoS,NiS,FeSe2);合金机制(Sb,Sn)。