钾离子电池 (PIB) 因其在地球上的广泛分布、潜在的价格优势以及钾的标准氧化还原电位低,作为锂离子电池 (LIB) 的有希望的替代品,可用于大规模电能存储系统 (EESS),引起了越来越多的关注。人们广泛寻求能够产生高比容量和高耐久性的用于 PIB 的开发材料,而新兴的合金型阳极材料研究为应对这一挑战提供了重要的前景。本文详细而系统地回顾了 PIB 的合金型阳极及其复合材料的最新进展,以捕捉从基本工作原理到重大进展和成就到未来前景和挑战的关键方面。重点放在关键方面,例如合金化机理和电极设计和结构工程的相关性对提高性能以及电解质相容性、添加剂和粘合剂的关键作用。通过评估该主题上所有重要贡献的评论,可以对研究挑战进行批判性评估,并为未来的研究方向提供见解,从而加速 PIB 作为可行电池储能系统的重要发展。
图1:来自Operando XCT的实验设计和选定图像。(a)操作XCT细胞设计,成像和图像重建过程的示意图。(b)在0.5 mA CM -2电流密度,10 MPa堆栈压力和25°C下,在Operando XCT实验中循环的硅半细胞的电静态电压谱图。XCT图像是在第一次锂化之前和之后收集的,然后在划界和重新构度期间每15分钟收集一次。(c)从XCT数据中重建单元堆的3D渲染,突出显示了不同的2D切片。(d)垂直横截面图像显示了(i)原始的硅/LPSC界面,(ii)锂化,(iii)界定,(iii)截然不见,(iv)重新列为较高的状态,false-Color叠加层,突出显示了(I)中的硅和LPSC。(E-G)平面图像来自(e)锂化,(f)删除和(g)重新列为的硅电极中点的平面图像。
来自生物质废弃物资源(如燕麦、稻壳、甘蔗渣、香蕉皮、花生壳、苹果渣和玉米芯)的硬碳因优异的可逆容量以及成本和可持续性考虑而受到广泛关注。[6–12] 生物质的天然微观结构在碳化后依然存在,提供大量缺陷和孔隙以及随机取向的伪石墨域。[13] 固有的通道和孔隙创建了相互连接的 3D 结构,改善了电解质的渗透并提供更多的钠通道和离子缓冲库。[14] 此外,一些剩余的杂原子(N、S、P 等)可以通过直接电化学活性共价键或通过引入产生电子受体态的碳空位缺陷来提供更多的储存位点。[15]
MXenes 是一种寿命长达十年的陶瓷材料,于 2011 年在德雷塞尔大学首次发现 1 。它们的通式为 M n +1 X n T x , (n=1,2,3) ,其中 T 是表面终止原子,M 是早期过渡金属,X 是 C 或 N 2-4 ,MXenes 直接从其相应的 MAX 相蚀刻而成。后者是层状碳化物或氮化物结构,公式为 M n +1 AX n , (n=1,2,3) ,其中 A 是元素周期表 A 族元素,通常是第 13 或 14 族。在图 1 中,我们可以看到元素周期表中 MAX 相和 MXenes 的成分以及它们的结构。具有 OH 或 F 终端的碳化钛 Ti 3 C 2 是从钛铝 MAX 相 Ti 3 AlC 2 1 中发现的第一个 MXene。由于 Ti 3 C 2 T x MXene 仍然最具导电性 6–8,文献中对其在二次(即可充电)电池中的应用潜力进行了广泛研究。为此,人们试图通过操纵终端原子 8,9 来控制其电子和机械性能。可充电离子电池是一种基于离子插入的储能装置 10。通常,离子电池由阴极(正极)和阳极(负极)组成,并与含有离子的电解质接触。两个电极由微孔聚合物膜(隔膜)隔开,该膜阻止电子与离子一起在它们之间穿过 11。商用电池单元通常是在放电状态下生产的,而阳极和阴极电极在与大气接触时需要保持稳定 11。充电时,电极需要连接到外部电源,而电池
对应物,由于它们在相同浓度下每个原子释放更多电子的能力。7钙(Ca/ca 2+; 2.87 V与标准氢电极(She))的降低潜力略高于锂(li/li+; 3.04 v vs. she)的潜力略高,但仍比比较多价离子(例如铝(例如al/al/al 3+; 1.68 V vs. vsshe; 1.68 v vs. vsshe)和Magnesium(Mg; 1.68 v vs.she)和Magnesium(mg/mg/mg 2 v. vs.2.36)低得多。8,9这意味着钙可以在与锂的电压类似的电压下执行。钙另外具有2073 mA H CM 3的理论容量,类似于锂的钙容量,但低于镁(3832 mA H CM 3)和铝(8046 mA H CM 3),尽管它们的负降低势更低,导致其细胞电压较低。10–12钙具有比镁(Ca 2+;0.99Å,mg 2+;0.66Å)更大的有效离子半径,同时携带等效电荷,这可能会促进电极中较低的电荷密度,但比其他金属离子离子替代品的功率密度相对较高。13此外,钙具有较弱的电荷密度,与溶剂的配位较弱,而不是镁的动力学能力。14在审查可行的金属离子选项时,必须考虑地球丰度,因为它可以透视某些电池研究途径的寿命和可用性。铝含量最高的可行载体(8.13 wt%),其次是钙(3.63 wt%),钠(2.83 wt%),钾(2.59 wt%),岩浆(2.59 wt%),岩浆(2.09 wt%)和LITHIUM(0.09 wt%)和LITHIUM(0.09 wt%),0.000065 WT%)。15钙的含量较高,使其成为强大且可行的选择。钙离子电池(CIB)没有看到与钾和钠离子相同的成功,这是由于当前使用的电解质的性能不佳,Ca 2+在阴极材料中的互动不佳,低工作伏特(O 2.0 V)和钙金属的Anodic
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• 利用 EnerG2 碳在碳方面的专业知识来创造理想的硅支撑基质材料 • 开发和实施与碳平台兼容的低成本硅合成工艺 • 展示该方法在完整电池 LIB 中的成功 • 使用低成本工艺进行中试规模生产,以满足 LIB 客户的资格要求
简介:治疗记忆障碍对神经心理学家来说是一个巨大的挑战,他们越来越多地将非侵入性大脑刺激与传统的认知训练相结合。这项荟萃分析(在 PROSPERO 注册:CRD42023460773)研究了阳极经颅直流电刺激 (a-tDCS) 对进行性和非进行性脑损伤患者记忆的影响。材料和方法:从公开数据库中确定符合条件的随机对照研究 (RCT)。两名独立审阅者使用 Cochrane 标准评估偏见风险,并计算记忆结果的 Hedges' g 系数值。结果:分析中使用了 22 项 RCT(23 项实验,577 名参与者)的数据。一些研究的方法学质量存在轻微担忧。大多数实验在背外侧前额叶皮质上使用主动 a-tDCS,平均电流密度为 0.1 mA/cm²。效果大小分析显示短期记忆(g = 0.58,95% CI = 0.27-0.88)和延迟回忆(g = 0.45,p < 0.001,95% CI = 0.23-0.67)有显著改善。双侧刺激与整体效果显著相关,但人们对出版偏见和研究异质性表示担忧。亚组分析显示,与延迟回忆(g = 0.45 和 0.44)相比,短期记忆的效应大小略大(渐进组和非渐进组分别为 g = 0.4 和 0.72)。结论:A-tDCS 对各种神经系统疾病的记忆都有小到中等的积极影响。然而,由于样本量小、统计功效低、以及分析数据可能存在出版偏见,现在认可 a-tDCS 作为标准神经心理干预的可靠辅助手段还为时过早。
– Bio-oil production – Ensyn, NREL, and BioBTX – Lab-scale graphite production and coin-cell battery test – NCSU and NREL – Pilot-scale graphite production and pouch-cell battery test – Birla and BIC – Delay coker construction and installation – Equipment company, Ensyn, and NREL – Systems analysis: TEA and LCA – NCSU and Yale – Project consultant