水系钠离子电池的研究进展及实用化挑战

马慧,张桓荣,薛面起 (中国科学院理化技术研究所)
摘要:水系钠离子电池因其安全性高、成本低、环境友好等突出优势近些年来受到了广泛而深入的研究, 在取得巨大进展的同时也逐步开始了产业化进程. 但是与有机体系二次电池相比, 水系钠离子电池仍然极大地受限于电解液较窄的电化学稳定窗口和电极材料较差的循环稳定性. 迄今为止, 如何解决上述问题依然是这一领域发展的关键. 本综述主要概述了水系钠离子电池电极材料、电解液以及集流体的最新进展, 分析了开发高性能水系钠离子电池的挑战和可能的解决策略, 并进一步讨论了水系钠离子电池的发展前景.
关键词:水系钠离子电池; 电极材料; 电解液; 能量密度; 循环寿命

目录介绍

1 引言

2 水系钠离子电池研究现状

2.1 正极材料

2.1.1 锰氧化物

2.1.2 普鲁士蓝类似物

2.1.3 聚阴离子化合物

2.1.4 其他材料

2.2 负极材料

2.2.1 聚阴离子材料

2.2.2 有机材料

2.2.3 其它材料

2.3 电解液

2.3.1 低浓度电解液

2.3.2 高浓度电解液

2.3.3 凝胶电解质

2.4 集流体

3 水系钠离子电池的产业化现状

4 开发高性能水系钠离子电池的挑战与策略

4.1 电极材料

4.1.1 对电极材料进行元素掺杂取代

4.1.2 对电极材料进行表面修饰

4.1.3 消除溶解氧并调节电解液的pH 值

4.2 电解液

4.2.1 构建界面保护层或人工SEI 膜

4.2.2 使用高浓度电解液

4.2.3 引入电解液添加剂

4.3 集流体

5 水系钠离子电池展望

5.1 电极材料的优化及新材料的开发

5.2 电解液调控

5.3 构筑高能量密度和长寿命实用型水系钠离子电池

 

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