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新型储能技术进展与挑战I:电化学储能技术
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作者 巨星 徐超 +8 位作者 郝俊红 宋记锋 滕伟 田华军 赵海森 陈哲 王天虎 廖志荣 杜小泽 《太阳能》 2024年第7期98-108,共11页
新型储能技术日益成为中国建设新型能源体系和新型电力系统的关键技术,已成为中国经济发展的新动能,将在促进可再生能源消纳、实现能源体系转型、提高能源利用效率、减少环境污染等方面发挥重要作用,相关技术研究也在快速发展。开展了... 新型储能技术日益成为中国建设新型能源体系和新型电力系统的关键技术,已成为中国经济发展的新动能,将在促进可再生能源消纳、实现能源体系转型、提高能源利用效率、减少环境污染等方面发挥重要作用,相关技术研究也在快速发展。开展了该领域的系列评价性综述工作,分为电化学储能技术、物理储能与储热技术、储能集成与规划3个部分,对各类新型储能技术的应用领域、最新研究进展及局限性等问题进行了全面系统的对比分析,并进一步探讨了储能集成、安全、规划调度等储能系统相关领域面临的挑战及发展趋势。第1部分为电化学储能技术,重点对锂离子电池、钠离子电池、液流电池、固态电池和水系电池的技术与工程的相关成果进行了综合分析与讨论。电化学储能技术具有灵活配置的特点,可以满足不同功率和能量的应用需求,锂离子电池技术的成熟度最高,在储能市场占有主体地位,未来进一步发展集中于系统集成和安全技术方面,以推进更大规模的商业化应用。其他一些尚处于基础研究阶段的电池技术也展现出了巨大的发展潜力,比如:固态电池具有更高的安全性,钠离子电池具有优越的低温性能,液流电池具有较长的循环寿命等。 展开更多
关键词 储能技术 电化学储能 锂离子电池 钠离子电池 液流电池 固态电池 水系电池
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高电压窗口水系可充电电池研究进展
2
作者 王毅 张国臻 于峰 《新能源科技》 2024年第4期1-16,共16页
随着多功能电子产品、新能源汽车及大规模电网储能技术的迅速发展,对电化学储能系统的安全性和高效性的要求也在不断提升。水系可充电电池作为一种新兴储能技术,具备出色的安全性、环保性和低成本优势。然而,水分解反应限制了水系电池... 随着多功能电子产品、新能源汽车及大规模电网储能技术的迅速发展,对电化学储能系统的安全性和高效性的要求也在不断提升。水系可充电电池作为一种新兴储能技术,具备出色的安全性、环保性和低成本优势。然而,水分解反应限制了水系电池的电化学稳定电压窗口,从而降低了其能量密度。大量研究表明,提高水系电池的能量密度将显著增加其市场占有率。因此,如何扩大水系电池的电压窗口成为亟须解决的问题。文章首先探讨了水系电解质电化学稳定窗口(Electrochemical Stability Window,ESW)的基本原理及其影响因素。其次阐述了提升水系电池工作电压的策略,包括电极表面设计与修饰、电解质pH值调节、人工界面层构建、高浓度电解质使用以及电解质添加剂应用,并介绍了这些领域的最新进展。最后提出了提高水系电池工作电压窗口的应用潜力及面临的挑战,旨在为高能量密度水系电池的未来发展提供见解。 展开更多
关键词 水系电池 高电压窗口 电解液优化 电极材料设计
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热处理实现锌金属晶面择优取向提升电化学性能的综合实验设计
3
作者 徐坤 宋鑫鑫 +2 位作者 印志磊 杨剑 宋其圣 《大学化学》 CAS 2024年第4期192-197,共6页
水系锌金属电池由于其安全性高、低成本等优点,在电化学储能领域内具有广阔的前景。然而,锌负极在沉积/剥离过程中的副反应阻碍了实际应用。本实验通过简单的热处理调控锌金属的结晶学取向,探究了晶面取向对于电化学性质的影响。本实验... 水系锌金属电池由于其安全性高、低成本等优点,在电化学储能领域内具有广阔的前景。然而,锌负极在沉积/剥离过程中的副反应阻碍了实际应用。本实验通过简单的热处理调控锌金属的结晶学取向,探究了晶面取向对于电化学性质的影响。本实验将晶体化学与电化学相结合,从前沿研究出发设计综合实验,激发学生对科研的兴趣。 展开更多
关键词 水系电池 锌金属 晶体织构 电化学性能 综合实验
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锰氧化物在水系电池中的研究进展与挑战
4
作者 杜玲玉 毕嵩山 牛志强 《硅酸盐学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期273-291,共19页
水系二次电池因其安全性高、成本低以及对环境友好等特点,在大规模储能领域展现出广阔的应用前景。电极材料作为电池的关键组成部分,其性质直接影响电池电化学性能。锰氧化物具有晶体结构丰富、理论比容量高、氧化还原电位高、成本低等... 水系二次电池因其安全性高、成本低以及对环境友好等特点,在大规模储能领域展现出广阔的应用前景。电极材料作为电池的关键组成部分,其性质直接影响电池电化学性能。锰氧化物具有晶体结构丰富、理论比容量高、氧化还原电位高、成本低等优势,被认为是最具发展潜力的正极材料之一。然而,锰氧化物存在导电性差、结构不稳定、锰溶解等问题,使电池面临倍率和循环性能差的严峻挑战,限制了其实际应用。此外,锰氧化物的反应机制较为复杂。针对上述问题,本文通过调研有关锰氧化物的文献,首先分析了其晶体结构类型和特点,进一步按照电解液酸度梳理归纳了锰氧化物在(弱)酸性和碱性条件下的反应机制,简要阐述了其在水系碱金属离子、多价金属离子以及非金属离子二次电池体系的研究进展,最后对未来高性能锰氧化物正极的发展方向进行了展望。 展开更多
关键词 水系电池 锰氧化物 晶体结构 反应机制
原文传递
非金属离子有机电池研究进展
5
作者 张佳蕊 冯嘉乐 彭成信 《化学研究》 CAS 2024年第1期74-83,共10页
电荷载流子承载电荷是决定电池性能的重要组分之一。目前,大多数可充电电池的研究都集中在金属载流子(如Li^(+)、Na^(+)、K^(+)、Zn^(2+)、Mg^(2+)、Al^(3+)等),而非金属离子(如H^(+)、NH_(4)^(+)、卤素离子X^(-)、甲基紫精阳离子MV^(2+... 电荷载流子承载电荷是决定电池性能的重要组分之一。目前,大多数可充电电池的研究都集中在金属载流子(如Li^(+)、Na^(+)、K^(+)、Zn^(2+)、Mg^(2+)、Al^(3+)等),而非金属离子(如H^(+)、NH_(4)^(+)、卤素离子X^(-)、甲基紫精阳离子MV^(2+)等)作为电荷传输载体的研究却相对较少。然而超快动力学,长循环寿命、低廉的制造成本、资源丰富等优点,使得非金属载流子的电池几乎在性能上能够与表现优异的金属基载流子电池相媲美。但受限于能量密度与功率密度较低等问题,开发适于储存非金属离子的电极材料仍面临诸多挑战。从电荷载流子与电极材料的相互作用入手,主要总结了基于H^(+)、NH_(4)^(+)、卤素离子(X^(-))等非金属载流子电池的最新研究进展,并提出了提升非金属离子电池性能的策略,为研究高性能非金属离子电池及开发新型的正极材料提供借鉴作用。 展开更多
关键词 非金属离子 载流子 水系电池 电极材料
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基于有机物电极的电化学能量存储与转化 被引量:2
6
作者 黄健航 董晓丽 +3 位作者 郭昭薇 马元元 王艳荣 王永刚 《电化学》 CAS CSCD 北大核心 2020年第4期486-494,共9页
由于高安全的特性,水系二次电池被认为是未来大型储能的有效解决方案之一.然而,现有水系电池主要以含金属元素的无机化合物为电极活性材料,其在大型储能中的实际应用仍受到循环寿命、环境问题、原料成本或金属元素丰度的限制.相较于无... 由于高安全的特性,水系二次电池被认为是未来大型储能的有效解决方案之一.然而,现有水系电池主要以含金属元素的无机化合物为电极活性材料,其在大型储能中的实际应用仍受到循环寿命、环境问题、原料成本或金属元素丰度的限制.相较于无机电极材料,部分有机电极材料具有原料丰富、结构丰富、可持续及环境友好等优点.此外,有机物材料分子内空间大,能够存储不同价态电荷,因此近年来被广泛关注.本文综述了课题组近期在有机物电极方面的研究进展,内容聚焦含羰基有机物通过C=O/C-O-的可逆转化存储单价金属阳离子(Li+, Na+)、双价金属阳离子(Zn2+)、质子(H+)所涉及的电化学过程,及其在水系锂、钠离子电池、水系锌离子电池、质子电池以及分步电解水中的应用. 展开更多
关键词 有机物电极 水系电池 金属离子电池 氢离子电池 分步电解水
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水系多价金属离子电池研究进展及挑战 被引量:1
7
作者 卢锡洪 汪晋 石鑫 《重庆理工大学学报(自然科学)》 CAS 北大核心 2021年第11期207-224,共18页
水系多价金属离子电池具有成本低廉、储量丰富、安全性高、环境友好、能量密度高的优点,在电力供应、调频等大型储能领域有很好的应用前景,近年来受到广泛关注。综述了水系多价金属离子电池的研究进展,主要包括水系锌离子电池和铝离子... 水系多价金属离子电池具有成本低廉、储量丰富、安全性高、环境友好、能量密度高的优点,在电力供应、调频等大型储能领域有很好的应用前景,近年来受到广泛关注。综述了水系多价金属离子电池的研究进展,主要包括水系锌离子电池和铝离子电池电极材料的储能机制及电化学性能,分析和讨论了目前水系多价离子电池电极材料存在的问题,提出了可能的解决策略。 展开更多
关键词 水系电池 多价离子电池 锌离子电池 铝离子电池
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非金属阳离子水系二次电池研究进展 被引量:1
8
作者 詹世英 于东旭 +1 位作者 陈楠 杜菲 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期2144-2155,共12页
水系电池以其安全性高、环境友好、离子导电率高等优点,在规模储能领域展现出良好的应用前景。电荷载流子是二次电池关键的组成部分,决定着电池的机制和性能。相较于被广泛研究的金属离子作为载流子的二次电池,以非金属阳离子,如NH_(4)^... 水系电池以其安全性高、环境友好、离子导电率高等优点,在规模储能领域展现出良好的应用前景。电荷载流子是二次电池关键的组成部分,决定着电池的机制和性能。相较于被广泛研究的金属离子作为载流子的二次电池,以非金属阳离子,如NH_(4)^(+)、H^(+)、H_(3)O^(+),作为电荷传输载体的研究却相对较少。与金属离子作为载流子相比,非金属离子载流子通常具有更小的水合离子半径、更低的摩尔质量,因此往往展现出更高的扩散速率与较长的循环寿命,且其制造成本更为低廉。然而,开发适于储存非金属离子的电极材料仍面临诸多挑战。本文对近几年相关研究报道进行总结。首先,介绍并讨论了非金属离子与金属离子作为载流子之间的差异;随后,总结了基于质子、水合氢离子、铵根离子和其他非金属载流子水系电池的最新研究进展;重点分析了由非金属离子存储所诱发新的电池化学与反应机制。最后,综合分析,认为通过材料结构优化工程,并且扩大电解液的工作电压区间,是有效提升水系非金属离子电池性能的必要途径之一。 展开更多
关键词 非金属载流子 水系电池 电极材料 电池化学 结构优化
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中性水溶液高容量TiB_2负极的电氧化反应
9
作者 王雅东 光先勇 +2 位作者 王智鑫 艾新平 杨汉西 《电化学》 CAS CSCD 北大核心 2009年第1期30-33,共4页
本文报道了TiB2作为阳极材料在中性水溶液中的电化学行为.结果表明TiB2在KF水溶液中释放出超高电化学容量:在电流密度为50 mA/g时,容量可以达到1300 mAh/g,超过目前报道的所有金属电极的容量.在放电过程中,二硼化钛中的硼发生电化学氧... 本文报道了TiB2作为阳极材料在中性水溶液中的电化学行为.结果表明TiB2在KF水溶液中释放出超高电化学容量:在电流密度为50 mA/g时,容量可以达到1300 mAh/g,超过目前报道的所有金属电极的容量.在放电过程中,二硼化钛中的硼发生电化学氧化反应生成硼氟酸根,而其中的钛则形成金属单质.因此二硼化钛可以作为一种阳极材料构建高比容量中性化学电源体系. 展开更多
关键词 金属硼化物 中性水溶液 阳极材料 电氧化 水溶液电池体系
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Graphitic Carbon Quantum Dots Modified Nickel Cobalt Sulfide as Cathode Materials for Alkaline Aqueous Batteries 被引量:11
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作者 Yirong Zhu Jingying Li +6 位作者 Xiaoru Yun Ganggang Zhao Peng Ge Guoqiang Zou Yong Liu Hongshuai Hou Xiaobo Ji 《Nano-Micro Letters》 SCIE EI CAS CSCD 2020年第2期1-18,共18页
Carbon quantum dots(CQDs)as a new class of emerging materials have gradually drawn researchers’concern in recent years.In this work,the graphitic CQDs are prepared through a scalable approach,achieving a high yield w... Carbon quantum dots(CQDs)as a new class of emerging materials have gradually drawn researchers’concern in recent years.In this work,the graphitic CQDs are prepared through a scalable approach,achieving a high yield with more than 50%.The obtained CQDs are further used as structure-directing and conductive agents to synthesize novel N,S-CQDs/NiCo2S4 composite cathode materials,manifesting the enhanced electrochemical properties resulted from the synergistic effect of highly conductive N,S-codoped CQDs offering fast electronic transport and unique micro-/nanostructured NiCo2S4 microspheres with Faradaic redox characteristic contributing large capacity.Moreover,the nitrogen-doped reduced graphene oxide(N-rGO)/Fe2O3 composite anode materials exhibit ultrahigh specific capacity as well as significantly improved rate property and cycle performance originating from the high-capacity prism-like Fe2O3 hexahedrons tightly wrapped by highly conductive N-rGO.A novel alkaline aqueous battery assembled by these materials displays a specific energy(50.2 Wh kg^−1),ultrahigh specific power(9.7 kW kg^−1)and excellent cycling performance with 91.5%of capacity retention at 3 A g^−1 for 5000 cycles.The present research offers a valuable guidance for the exploitation of advanced energy storage devices by the rational design and selection of battery/capacitive composite materials. 展开更多
关键词 Energy storage Alkaline aqueous batteries Carbon quantum dot Nickel cobalt sulfide
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Se_(2)S_(5)@C正极对铁基水系电池电化学性能的影响
11
作者 郑佳洁 《科学技术创新》 2023年第3期42-45,共4页
S阴极因为容量大、成本低而得到广泛的研究,但是S阴极的导电性不好,是S阴极的一大缺点。使用水热法,利用葡萄糖溶液制备炭球前驱体,再将S、Se与C材料结合,改善S阴极导电性差的缺点。同时,合成的Se_(2)S_(5)@C材料中的Se也贡献了容量,使... S阴极因为容量大、成本低而得到广泛的研究,但是S阴极的导电性不好,是S阴极的一大缺点。使用水热法,利用葡萄糖溶液制备炭球前驱体,再将S、Se与C材料结合,改善S阴极导电性差的缺点。同时,合成的Se_(2)S_(5)@C材料中的Se也贡献了容量,使得铁基水系电池的容量得到升高,Se_(2)S_(5)@C正极与泡沫铁组成的全电池容量可达到201 mA h/g。 展开更多
关键词 水系电池 阴极 铁基水系电池
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Progress in aqueous rechargeable batteries 被引量:10
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作者 Jilei Liu Chaohe Xu +2 位作者 Zhen Chen Shibing Ni ZeXiang Shen 《Green Energy & Environment》 SCIE 2018年第1期20-41,共22页
Over the past decades, a series of aqueous rechargeable batteries(ARBs) were explored, investigated and demonstrated. Among them,aqueous rechargeable alkali-metal ion(Li^+Na^+, K^+) batteries, aqueous rechargeable-met... Over the past decades, a series of aqueous rechargeable batteries(ARBs) were explored, investigated and demonstrated. Among them,aqueous rechargeable alkali-metal ion(Li^+Na^+, K^+) batteries, aqueous rechargeable-metal ion(Zn^(2+),Mg^(2+), Ca^(2+), Al^(3+)) batteries and aqueous rechargeable hybrid batteries are standing out due to peculiar properties. In this review, we focus on the fundamental basics of these batteries, and discuss the scientific and/or technological achievements and challenges. By critically reviewing state-of-the-art technologies and the most promising results so far, we aim to analyze the benefits of ARBs and the critical issues to be addressed, and to promote better development of ARBs. 展开更多
关键词 aqueous rechargeable batteries HYBRID Fundamental basics CHALLENGES
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水系锌离子电池金属负极的挑战与优化策略 被引量:8
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作者 王心怡 李维杰 +2 位作者 韩朝 刘化鹍 窦世学 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期1211-1225,共15页
水系锌离子电池(ZIBs)由于其安全性好,成本低和环境友好等特点,被认为是非常有潜力的储能系统,得到了广泛的研究。目前尽管在高性能正极材料的研究方面取得了快速进展,但关于锌负极的研究还有不足。为了解决锌负极的固有缺点,在提高锌... 水系锌离子电池(ZIBs)由于其安全性好,成本低和环境友好等特点,被认为是非常有潜力的储能系统,得到了广泛的研究。目前尽管在高性能正极材料的研究方面取得了快速进展,但关于锌负极的研究还有不足。为了解决锌负极的固有缺点,在提高锌负极性能和负极保护方面提出了很多策略。本文通过对相关文献的探讨,总结了库仑效率(CE)低和循环性能差是锌负极现阶段面临的挑战,进一步分析了这主要是由于锌负极枝晶生长和腐蚀现象引起。通过回顾近期锌负极自身设计和电解液优化改变锌负极界面特性的研究,分别从锌负极合金化处理,锌负极表面结构改造,锌负极界面保护,电解液锌盐对比,电解液添加剂,凝胶电解液共六个方面详细分析并对比了改善锌负极性能的具体方式。最后概括了锌离子电池的研究必要性,展望了未来稳定锌负极界面的策略。 展开更多
关键词 水系锌离子电池 枝晶 腐蚀 锌负极设计 电解液优化
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锂离子电池电极材料Li_(1+x)V_3O_8研究进展 被引量:7
14
作者 刘黎 焦丽芳 +1 位作者 袁华堂 王先友 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期189-195,共7页
钒酸锂(Li1+xV3O8)具有比容量大的优点,可用作传统锂离子电池正极材料及水溶液锂离子电池负极材料,是一种重要的锂离子电池活性材料。Li1+xV3O8作为传统锂离子电池正极材料已被广泛研究,近年来Li1+xV3O8作为水溶液锂离子电池负极材料的... 钒酸锂(Li1+xV3O8)具有比容量大的优点,可用作传统锂离子电池正极材料及水溶液锂离子电池负极材料,是一种重要的锂离子电池活性材料。Li1+xV3O8作为传统锂离子电池正极材料已被广泛研究,近年来Li1+xV3O8作为水溶液锂离子电池负极材料的研究备受瞩目,成为了锂离子电池研究领域的热点与前沿。本文综述了Li1+xV3O8作为传统锂离子电池正极材料的研究现状,从结构与充放电机理、合成方法及改性等方面进行了讨论,此外,综述了Li1+xV3O8作为水溶液锂离子电池负极材料的研究现状并指出了其发展趋势。 展开更多
关键词 钒酸锂 锂离子电池 水溶液锂离子电池
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水系锌电池中自组装电极-电解质界面相实现高可逆的锌金属负极
15
作者 沈琪彬 陈泰强 +4 位作者 李馨 夏水鑫 袁涛 庞越鹏 郑时有 《Science China Materials》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第7期2266-2276,共11页
由于缺乏先进的固体电解质界面相,水系锌电池的循环寿命受到锌金属负极副反应和枝晶等问题的严重制约.本文介绍了一种由两性分子(APMs)电解液添加剂构建而成的自组装电极-电解质界面相(AEEI).作为一个示范,这里选取聚乙烯吡咯烷酮(PVP)... 由于缺乏先进的固体电解质界面相,水系锌电池的循环寿命受到锌金属负极副反应和枝晶等问题的严重制约.本文介绍了一种由两性分子(APMs)电解液添加剂构建而成的自组装电极-电解质界面相(AEEI).作为一个示范,这里选取聚乙烯吡咯烷酮(PVP)用做APMs,因为它的羰基氧原子与芳香性的吡咯环共轭,从而具有较强的电子给体性质.X射线光电子能谱和傅里叶变换红外光谱分析表明,AEEI的形成和稳定是由APMs的羰基氧原子同时与锌金属和锌离子相互作用推动的.所形成的AEEI主要由富含锌离子的APMs致密层状胶束构成.在电解质中保持APMs的含量在临界聚集浓度(~0.1%)以上,可以保证AEEI的固有稳定性,避免裂纹形成或脱落等问题.得益于其抑制水分解副反应和不利的二维锌扩散的能力,在AEEI的作用下实现了无枝晶的锌沉积.在1 M Zn(OTf)_(2)添加1%PVP的电解液中,形成的AEEI保证了锌对称电池具有超过2000小时的长循环寿命,Zn||Ti电池500个循环后库仑效率高于99.2%,以及V_(2)O_(5)||Zn全电池500个循环后容量的高保持率(达76%). 展开更多
关键词 aqueous zinc batteries zinc metal anode electrode-electrolyte interphase SELF-ASSEMBLY
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水系锌离子电池钒基正极材料储能机制、存在的问题及其改性策略 被引量:4
16
作者 张涛 吴贤文 +3 位作者 蒋剑波 向延鸿 朱岭 吴显明 《稀有金属》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期399-424,共26页
中性或弱酸性体系下的水系锌离子电池(AZIBs)因高安全、低成本及高能量密度等特性成为近年来研究的热点。其中,备受关注的钒基化合物具有比容量高、结构灵活多样等优点在AZIBs领域展现出了广阔的市场应用前景。主要总结了钒基材料的4种... 中性或弱酸性体系下的水系锌离子电池(AZIBs)因高安全、低成本及高能量密度等特性成为近年来研究的热点。其中,备受关注的钒基化合物具有比容量高、结构灵活多样等优点在AZIBs领域展现出了广阔的市场应用前景。主要总结了钒基材料的4种反应机制并叙述了钒基正极材料在AZIBs中的研究进展,在AZIBs中,Zn^(2+)有着较大的离子半径,随着循环的进行Zn^(2+)不断嵌入/脱出,引起材料结构的变化,从而导致活性物质从导电集流体上脱落,严重影响电池的循环寿命;钒基材料本身的导电性能较差,不利于电子的转移;钒基材料在AZIBs中的电压窗口比较窄。针对这些问题,主要从离子和分子预嵌、表面修饰和复合材料制备、缺陷设计及金属离子掺杂、自支撑电极结构设计、电解液优化等5个方面进行了总结,并对未来AZIBs钒基正极材料的研究方向进行了总结与展望。 展开更多
关键词 水系锌离子电池(AZIBs) 正极材料 钒基化合物 电化学机制 客体预嵌
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有机电极材料在水系电池中的应用研究进展
17
作者 邵威 马壮 +4 位作者 郑宏玮 刘光举 高翔 谢健 和庆钢 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期3872-3890,共19页
与商业化电池相比,水系有机电池(AOBs)具有低成本、高安全性、环保等特点,使其更适用于便携电子设备和电网储能应用。电极材料作为水系有机电池重要组成部分,在实现电池的高容量和长循环寿命方面起到至关重要的作用。基于绿色发展的需求... 与商业化电池相比,水系有机电池(AOBs)具有低成本、高安全性、环保等特点,使其更适用于便携电子设备和电网储能应用。电极材料作为水系有机电池重要组成部分,在实现电池的高容量和长循环寿命方面起到至关重要的作用。基于绿色发展的需求,有机电极材料应具备理论比容量高、资源丰富、设计灵活性强等优点。本文综述了不同储能机理的有机电极材料的最新研究进展,包括羰基化合物、亚胺化合物、导电聚合物、COFs材料、MOFs材料以及复合材料等。同时总结了有机电极材料在水系电池中的导电性和溶解性问题,并提出了不同的解决策略。最后,讨论了水系有机电池的关键挑战以及未来努力方向,未来仍需要更多具有更好电子导电性和快速动力学的电极材料应用于水系有机电池。 展开更多
关键词 水系有机电池 电极材料 水系电解液 有机化合物 高安全性
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石墨炔在水系离子电池中的研究进展
18
作者 徐显敏 封文聪 +1 位作者 任静柯 罗雯 《新型炭材料(中英文)》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期388-406,共19页
石墨炔(Graphdiyne,GDY)是一种全新的炭材料,具有特殊的炭杂化排列方式、独特的化学性质和电子结构以及独特的孔隙结构等优点,在电化学储能领域具有良好的应用前景。新兴的水系离子电池具有低成本和高安全性等优点,然而,高性能电极材料... 石墨炔(Graphdiyne,GDY)是一种全新的炭材料,具有特殊的炭杂化排列方式、独特的化学性质和电子结构以及独特的孔隙结构等优点,在电化学储能领域具有良好的应用前景。新兴的水系离子电池具有低成本和高安全性等优点,然而,高性能电极材料的开发、新型隔膜体系的设计以及稳定界面的策略等仍是水系离子电池面临的主要挑战。石墨炔在负极保护、正极包覆、隔膜设计以及稳定界面pH值等方面,可以改善离子传输与界面沉积行为、电解液不稳定等问题。特别是石墨炔自下而上的分子结构设计策略使其具有易修饰、掺杂的特点,改性的石墨炔类似物具有更加优异的性能,拓宽了其在水系离子电池中的应用。本文系统综述了石墨炔的结构与性质以及合成方法,特别对石墨炔在水系离子电池中的研究进行了总结。此外,对石墨炔在水系离子电池中应用时仍存在的问题与挑战进行了探讨,对石墨炔在水系离子电池中的发展进行了展望。 展开更多
关键词 石墨炔 炭材料 电化学储能 水系离子电池 分子结构设计
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碳布负载氧化锰的制备及其锌离子电池性能研究
19
作者 陈淑君 姚恒 +3 位作者 张集领 张朝琰 孟轩 岳红伟 《山东化工》 CAS 2024年第8期1-5,10,共6页
可再充电水性锌离子电池具有环境友好、高安全性、高离子传导性和低成本等优点,已成为新能源领域最有前途的储能电池之一。锰基材料是锌离子电池最佳的正极材料。然而,其固有的导电性差和结构坍塌阻碍了它们的实际应用。为改善Mn_(3)O_... 可再充电水性锌离子电池具有环境友好、高安全性、高离子传导性和低成本等优点,已成为新能源领域最有前途的储能电池之一。锰基材料是锌离子电池最佳的正极材料。然而,其固有的导电性差和结构坍塌阻碍了它们的实际应用。为改善Mn_(3)O_(4)电极材料的电化学性能,文章以碳布为基底、高锰酸钾为原料,利用碳和高锰酸钾之间的氧化还原反应,在碳纤维表面生长了四氧化三锰的纳米线,形成核壳结构的Mn_(3)O_(4)@CC/复合材料,并直接作为水性锌离子电池的自支撑无粘结剂的正极材料。同时,探讨了反应温度对复合材料的影响,制备出Mn_(3)O_(4)@CC/130℃、Mn_(3)O_(4)@CC/160℃和Mn_(3)O_(4)@CC/180℃三种复合材料。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、激光共焦拉曼光谱仪、热重分析仪、电化学工作站等仪器对Mn_(3)O_(4)@CC复合材料的组成、形貌和电化学性能等进行了表征。电化学测试表明,相比于其他两个电极,Mn_(3)O_(4)@CC/130℃复合材料表现出更优异的电化学性能,在100 mA·g^(-1)下循环100次后的容量为277.2 mAh·g^(-1),在1000 mA·g^(-1)的大电流密度下测试,经150次循环容量仍保持在124.0 mAh·g^(-1)。 展开更多
关键词 水系锌离子电池 正极材料 碳布 四氧化三锰 水热法
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锰氧化物正极材料的低温焙烧制备及电化学性能
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作者 刘宝成 陈思含 +2 位作者 黄燕 熊利芝 向延鸿 《精细化工》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期1919-1924,1948,共7页
以电解锰阳极泥(EMAM)为原料,利用焙烧活化法制备了水系锌离子电池(AZIBs)锰氧化物正极材料,通过XRD、TGA、SEM及电化学性能测试考察了氮气氛围下,不同焙烧温度(300、425、575℃)对锰氧化物正极材料的结构、形貌及电化学性能的影响。结... 以电解锰阳极泥(EMAM)为原料,利用焙烧活化法制备了水系锌离子电池(AZIBs)锰氧化物正极材料,通过XRD、TGA、SEM及电化学性能测试考察了氮气氛围下,不同焙烧温度(300、425、575℃)对锰氧化物正极材料的结构、形貌及电化学性能的影响。结果表明,氮气氛围下焙烧提高了锰氧化物正极材料的衍射峰强度和结晶度,材料呈现出片状和颗粒状形态,团聚现象减少,空隙增加;随着焙烧温度的提高,锰氧化物正极材料物相逐渐从α-MnO_(2)转变为Mn_(2)O_(3)与Mn_(3)O_(4);焙烧使锰氧化物正极材料的首次放电比容量、倍率性能和循环性能得到提升,材料具有较小的瓦尔堡系数和更快的Zn^(2+)扩散速度。其中,焙烧温度300℃制备的锰氧化物正极材料(300-EMAM)表现出更好的电化学性能,在5 C倍率下,300-EMAM的初始放电比容量为232 mA·h/g,循环100圈后仍能保持190 mA·h/g的放电比容量;300-EMAM电极具有较低的接触电阻(33.6Ω)和电荷转移电阻(816.3Ω)。 展开更多
关键词 水系锌离子电池 正极材料 二氧化锰 电解锰阳极泥 功能材料
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