|
|
|
固态钠电池 核心内容：
1. 综述了钠电池的各类固态电解质的最新研究进展，包括传输机理、离子电导率、离子迁移数、稳定性和机械性能，并讨论了其构效关系。
2. 系统讨论了电极与固态电解质之间的界面接触和化学兼容性问题，总结了改善界面的常用策略。
钠电池由于钠资源丰富、价格低廉，有望用于大规模储能系统。然而，大多数关于钠电池的研究都基于液态电解液，其易燃、易挥发和易泄露的特点使得钠电池存在不容忽视的安全问题。使用阻燃、不挥发、无泄漏的固态电解质能有效提高安全性，但固态电解质离子导电率低、界面阻抗大。因此，发展高安全性、高能量密度的固态钠电池颇具挑战和意义。
有鉴于此，南开大学陈军院士课题组系统介绍了钠离子固态电解质的最新研究进展。着重讨论了电解质结构与性能之间的构效关系，概括了提升电解质性能的方法；系统分析了电极与固态电解质之间界面接触和化学兼容性的问题，并对界面改善的策略进行了总结。
总结与展望
1. 固态钠电池的挑战
(1) NASICON电解质苛刻的合成条件；
(2) 硫化物电解质较差的化学/电化学稳定性；
(3) 复合氢化物电解质较差的电化学稳定性；
(4) 聚合物电解质较低的室温离子电导率；
(5) 电极/电解质之间的界面问题（界面接触和化学兼容性）。
2. 电解质和界面的基本设计原则
(1) 增加可移动的钠离子密度、减小钠离子扩散能垒来提高离子电导率；
(2) 固定阴离子提升聚合物电解质的离子迁移数；
(3) 调整键的强度提升电解质的化学稳定性；
(4) 加入缓冲层改善界面稳定性；
(5) 增大固态电解质与电极之间的接触面积；
(6) 避免使用有毒或价格昂贵的原料。
3. 固态电解质未来的研究方向
(1) 基本设计原则与理论计算相结合来设计高性能固态电解质；
(2) 实验研究优化固态电解质的性能和界面；
(3) 利用更多先进的原位表征技术（如XRD，XPS，XAS和TEM等）研究固态钠电池中的电解质和界面问题；
(4) 开发简单廉价的制备方法来实现高性能固态电解质的规模化生产。
电池研究已迈进全固态时代，蕴藏着巨大的机遇和挑战！
参考文献
Yong Lu, Lin Li, Qiu Zhang, Zhiqiang Niu, and Jun Chen*, Electrolyte and Interface Engineering for Solid-State Sodium Batteries. Joule 2018.
DOI: 10.1016/j.joule.2018.07.028
https://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(18)30339-8
|
|
[复制链接]
发表于 2018-8-21 09:01:49
