2020年重要鋰電成果一覽
1、Nat. Rev. Chem.:實(shí)用鋰電池有機(jī)電極材料的前景
有機(jī)材料作為鋰電池的電極材料,由于其結(jié)構(gòu)的可調(diào)性可以從豐富的前驅(qū)體中以環(huán)境友好的方式持續(xù)制備而受到廣泛關(guān)注。目前對(duì)有機(jī)電極的研究主要集中在材料水平上,而不是評(píng)價(jià)實(shí)際電池的性能。在此,南開大學(xué)陳軍院士團(tuán)隊(duì)首先概述了有機(jī)電極材料的歷史和氧化還原過(guò)程,然后對(duì)有機(jī)電極材料在鋰電池中的應(yīng)用前景和面臨的挑戰(zhàn)進(jìn)行了評(píng)價(jià)。根據(jù)能量密度、功率密度、循環(huán)壽命、重量密度、電子導(dǎo)電率和其他相關(guān)參數(shù),如能源效率、成本和資源可用性進(jìn)行了評(píng)估。作者認(rèn)為這一領(lǐng)域的研究必須更多地關(guān)注有機(jī)電極材料的固有導(dǎo)電性和密度,然后在實(shí)際相關(guān)條件下對(duì)全電池進(jìn)行綜合優(yōu)化。作者希望以此激發(fā)高質(zhì)量的應(yīng)用研究,以使有機(jī)電極材料實(shí)現(xiàn)未來(lái)商業(yè)化。
原文鏈接:
https://doi.org/10.1038/s41570-020-0160-9
2、Angew. Chem. Int. Ed.:紫精晶體作為鋰電池正極的儲(chǔ)能機(jī)理及結(jié)構(gòu)演化
有機(jī)離子晶體因其容量大、在電解質(zhì)中溶解度低,是一類很有吸引力的二次電池活性材料,但它們通常遭受有限的電子傳導(dǎo)性和中等電壓的困擾。此外,氧化還原過(guò)程中的電荷儲(chǔ)存機(jī)制和結(jié)構(gòu)演化還不清楚。在這里,南開大學(xué)陳軍院士團(tuán)隊(duì)報(bào)道了乙基紫精碘化物(EVI2)和乙基紫精二氯酸鹽(EV(ClO4)2)作為鋰電池的正極材料。EVI2電極由于其陰離子儲(chǔ)存能力,顯示出3.7?V(相對(duì)于Li+/Li)的高初始放電平臺(tái)。當(dāng)I?被ClO4-取代時(shí),由于ClO4-層具有良好的電子導(dǎo)電性,獲得的EV(ClO4)2電極即使在5C下也顯示出優(yōu)異的倍率性能(78%?的理論容量)。EVI2和EV(ClO4)2也表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性(200次循環(huán)后容量保持率>96%)。
原文鏈接:
https://doi.org/10.1002/anie.202002773
3、Materials Today:鋰離子電池高能層狀氧化物正極材料的研究進(jìn)展與展望
富鎳層狀氧化物(NRLOs)和富鋰層狀氧化物(LRLOs)具有高能量密度、低成本、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn),被認(rèn)為是下一代鋰離子電池正極材料。然而,這兩種層狀氧化物也面臨著類似的問(wèn)題,如容量衰減和不同的障礙,例如NRLOs的熱失控和LRLOs的電壓衰減。了解它們?cè)诙喑叨壬纤媾R的挑戰(zhàn)和策略的異同,對(duì)于先進(jìn)鋰離子電池正極的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。在此,南開大學(xué)陳軍院士團(tuán)隊(duì)基于對(duì)電子/離子、晶體、粒子、電極和電池的多尺度洞察,對(duì)NRLOs和LRLOs的最新進(jìn)展進(jìn)行了全面的綜述。對(duì)于NRLOs,詳細(xì)討論了結(jié)構(gòu)無(wú)序、裂紋、界面降解和熱失控等問(wèn)題。對(duì)于LRLOs,概述了高容量的起源,其次是局部晶體結(jié)構(gòu),以及電壓滯后減的根源,這些根源歸因于過(guò)渡金屬離子的還原價(jià)態(tài)、相變、應(yīng)變和微觀結(jié)構(gòu)降解。然后討論了具有NRLOs正極的全電池的失效機(jī)理和LRLOs的商業(yè)挑戰(zhàn)。從離子摻雜、微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、粒子改性、電極/電解質(zhì)界面工程等方面總結(jié)了提高NRLOs和LRLOs性能的策略。還強(qiáng)調(diào)了開發(fā)用于NRLOs的單晶以及用于LRLOs的新的晶體學(xué)結(jié)構(gòu)或異質(zhì)結(jié)構(gòu)。最后,概述了NRLOs和LRLOs發(fā)展的挑戰(zhàn)和前景。這篇綜述提供了對(duì)下一代鋰離子電池高性能正極的基本理解和未來(lái)展望。
原文鏈接:
https://doi.org/10.1016/j.mattod.2020.10.028
轉(zhuǎn)載自微信公眾號(hào):材料人