钠离子电池无定型碳基负极—你将去往何方?

钠离子电池无定型碳基负极—你将去往何方?

随着能源需求的迅猛提升,以锂离子电池为代表的二次电池因未来锂资源不足或将面临发展瓶颈,因此依托具有丰富钠资源且成本低廉的钠离子电池正受到越来越多的关注。其中无定型碳基材料一直被认为是最具实际应用前景的负极材料,其性能提升和储钠机理的探索也取得了诸多进展,但仍有许多挑战未能解决,未来针对该领域的重点方向将何去何从,直接关系到钠离子电池的商业前景。

      近日,中国科学院物理研究所谢飞博士、陆雅翔副研究员、胡勇胜研究员等在Sci. China Chem.发表综述文章,对近20多年来无定型碳负极材料在储钠应用上的里程碑式进展进行了总结,并从实际应用需求出发,提出了无定型碳负极未来的主要研究方向包括

1)理解现存争议的原因,完整清晰地明确无定型碳储钠机理;

2)设计开发可逆容量在400 mAh/g以上的超高容量碳负极材料;

3)面向高功率和高安全性需求,开发斜坡型碳负极材料;

4)使用成本较低的软碳前驱体,优化设计处理工艺,充分发挥其储钠性能,开发高性价比的软碳负极材料;

5)深入理解负极界面问题并提升首周库伦效率。

       对于每个方向,作者系统总结了其研究现状、现存挑战和问题并提出了研究思路以供借鉴。而且,作者认为未来关于无定型碳负极的研究依然至关重要,前人在探索中已经奠定了基石并开始从实验室向产业化迈进,突破现有瓶颈、解决现存挑战将可使钠离子电池的发展更上一个台阶。

钠离子电池无定型碳基负极—你将去往何方?

详见: Xie F, Xu Z, Guo Z, Lu Y, Chen LQ, Titirici MM, Hu YS, Disordered carbon anodes for Na-ion batteries—quo vadis? Sci. China Chem., 2021, 64, DOI:10.1007/s11426-021-1074-8

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通讯作者简介

谢飞 2015年本科毕业于四川大学物理学院,后获国家公派留学资助于英国伦敦大学玛丽女王学院攻读博士学位,师从Maria-Magdalene Titirici教授,2019年起至今担任英国帝国理工学院访问学者,现于中国科学院物理研究所从事博士后研究,合作导师为胡勇胜研究员,研究方向主要为钠离子电池负极材料及其界面。

 

陆雅翔 2012年获李四光奖学金于英国伯明翰大学攻读博士学位,2015年于英国萨里大学与伦敦大学玛丽女王学院从事博士后研究,2017年入选中国科学院物理研究所国际青年学者计划,现为中科院物理所副研究员,博士生导师,国家自然科学基金优秀青年基金获得者,研究方向主要为钠离子电池电极材料及其界面。

 

胡勇胜 2001年获武汉理工大学材料学院硕士学位,2004年获中科院物理研究所博士学位,曾先后到德国马克思普朗克固体研究所、美国加州大学圣芭芭拉分校做博士后,2008年回到物理所工作,现为中国科院物理研究所研究员、博士生导师、中科海钠创始人, ACS Energy Letters资深编辑,20152016年分别入选英国皇家化学学会会士、英国物理学会会士,获国家自然科学基金杰出青年科学基金资助,近年来主要致力于低成本、安全环保、高性能钠离子电池研发等。在ScienceNature EnergyNature Mater.JouleNature Commun.Sci. Adv.等国际重要学术期刊上共合作发表论文200余篇,引用30000余次,H-因子90,连续7年入选科睿唯安高被引科学家名录。合著《钠离子电池科学与技术》专著一本(科学出版社2020年出版)。







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