新兴便携式电子设备、交通运输(如电动汽车、混合动力汽车、自动驾驶飞机等)和智能电网规模储能的快速发展刺激了对高能量密度、高安全性和低成本储能系统的需求不断增长。[1–4] 尽管如此,锂离子电池(LIBs)的持续大规模应用受到其成本飙升的制约,考虑到锂资源的短缺和分布不均,这往往还与不良的环境和人权记录有关,促使传统的 LIBs 被新的电池系统所取代。[5–7] 在众多负极材料中,钠(Na)金属被认为是下一代可充电电池的有前途的负极,因为它具有高的理论比容量(1165 mAh g-1)、低氧化还原电位(-2.714 V 相对于标准氢
至关重要。[1–3] 人们做出了巨大研究努力,致力于开发新型电池材料,以提高循环寿命、安全性、能量密度和功率密度[4,5],同时研究也集中于理解可以替代主要液体电解质锂离子电池技术的新型电池化学。[6–10] 钠离子技术已成为最有前途的电池应用之一。[11–15] 有趣的是,虽然人们的注意力集中在某种特定的电池化学上,这种化学能使能量密度提高一个数量级[16,17],或在比容量或工作电压方面优于目前可用的电活性材料的特定电极材料上[18–20],但人们往往忽视电池界面在电池的安全性、功率能力、锂沉积物形态、保质期和循环寿命方面发挥的关键作用。[21]
在第4季度2024年,尽管持续的宏观经济不确定性,全球GDP略有改善,达到了2.83%。制造购买经理指数(PMI)也有所改善,表明经过四个月的收缩后经济稳定。这些迹象表明改善经济状况,但利率仍然是塑造全球金融格局的关键因素。在石化行业中,货币宽松是有助于行业的恢复,但产能持续又是一个挑战,尤其是对于聚合物而言。乙烯需求的增长仍然比容量增长慢,从而导致容量利用率持续压力。尽管有这些市场条件,SABIC仍保持了稳定的EBITDA利润率,这表明其在市场条件上很困难的情况下。Sabic继续坚持其对环境,健康,安全和安全方面一流标准的承诺。总可记录的事件率(TRIR)为0.09,18%
更广泛的背景由于传统电池中使用的锂和过渡金属氧化物稀缺,人们强烈要求开发替代电池技术,以用于从小型设备到大型固定式电力存储等各种应用。由于铝是地壳中最广泛存在的元素之一,因此铝基电池被认为是此类下一代储能设备的有希望的候选者。然而,到目前为止,找到能够可逆地插入(复合)铝离子的合适主电极材料仍然是一个挑战。在本文中,我们展示了一种设计此类正极材料的策略。该策略涉及使用有机氧化还原聚合物作为正极材料,其可逆地插入两个 [AlCl 4 ] 离子,其比容量超过作为正极材料的石墨。此外,它在快速 C 速率下表现出卓越的循环性。这一概念可以为开发先进的铝基电池和经济实惠的储能设备铺平道路。
本文介绍了锂硫 (Li-S) 储能电池的应用,同时展示了几种缓解其电化学挑战的技术的优缺点。无人机、电动汽车和电网规模储能系统是 Li-S 电池的主要应用,因为它们成本低、比容量高、重量轻。然而,多硫化物穿梭效应、低电导率和低库仑效率是 Li-S 电池面临的关键挑战,导致体积变化大、树枝状生长和循环性能受限。固态电解质、界面夹层和电催化剂是缓解这些挑战的有前途的方法。此外,纳米材料能够改善 Li-S 电池的动力学反应,这是基于纳米粒子的几种特性,将硫固定在阴极中,稳定阳极中的锂,同时控制体积增长。考虑到基于可再生能源的环保系统,Li-S 储能技术能够满足未来市场对高功率密度、低成本的先进充电电池的需求。
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。
由于前体材料本质上决定了硬碳的基本结构,因此在分子水平上直接操纵前体有望提高设计硬碳结构时的灵活性,这对于决定最终的微观结构特性以及最终的整体钠存储性能起着关键作用。在本研究中,我们提出了一种新颖的通用策略,利用 P 和 O 双交联将沥青转化为热固性前体,在沥青基碳内产生丰富的微孔。这些微孔是钠离子传输和储存的重要途径和活性结合位点,从而使沥青衍生的硬碳具有 416.1 mAh/g 的显著比容量和 89.7% 的令人印象深刻的初始库仑效率。广泛的研究表明,增加的平台容量和封闭的孔体积之间存在很强的相关性,验证了微孔驱动的钠离子存储机制。我们的研究结果强调了交联在前体改性中的突破性意义,为下一代钠离子电池高性能硬碳阳极的设计和合成铺平了道路。
摘要 摘要 © 2020 Elsevier BV Li2S 作为锂硫正极材料的潜在候选材料的商业化因其低电子电导率、“穿梭效应”和初始能垒而受到阻碍。在这项工作中,通过基于溶液的化学方法制备了纳米级 Li2S 颗粒涂覆的碳纳米纤维。受益于这种合成方法,可以获得均匀的 Li2S 层而没有任何团聚。由于 Li2S 颗粒的尺寸较小,在第一次充电过程中观察到较小的能垒,这意味着以较小的截止电压更容易激活 Li2S。此外,碳纳米纤维作为基质可以增强正极的导电性。此外,为了验证所制备材料的潜在实际应用价值,我们制备了活性材料负载量高(约 3 mg cm−2)的 Li2S 正极,其表现出优异的循环和倍率性能,在 0.1C 时初始比容量为 916.2 mA hg−1,在 2 C 时仍可达到 321 mA hg−1 的容量。这种良好的性能可以归因于独特的基于溶液的合成方法,从而获得了涂覆在碳纳米纤维上的小而均匀的 Li2S 颗粒。
显示出更高的比容量和更低的ICE。4,5 例如,HC中石墨烯层的无序取向会导致严重的副反应,从而导致初始循环中额外的锂损失约 30%(ICE,约 60%)。硅基负极具有 1500 – 4200 mAh g −1 的理论比容量,是下一代电池最有希望的候选材料之一。尽管如此,硅基负极相对较低的 ICE(60% – 85%)和固体电解质中间相 (SEI) 膜的持续重建也严重阻碍了它们的实际应用。6 因此,当这些负极材料与具有有限 Li + 的正极材料(例如 LiCoO 2 和 LiFePO 4 )结合时,由于不良的副反应(例如电解质分解),全电池的容量在长时间循环过程中会出现高不可逆活性锂损失,从而导致容量衰减和结构退化。因此,在循环前用化学或电化学方法向负极和正极中引入额外的锂源(即预锂化)是一种恢复全电池能量密度的有效策略。7此外,具有相对大容量的无锂正极(如硫)也可用于组装高能电池。此外,许多方法不仅可以补偿初始的不可逆容量损失(ICL),还可以恢复循环过程中的活性锂损失,提高后续循环中的电池稳定性。此外,最近发现通过预锂化可以形成坚固的SEI,从而提高硅基负极的倍率和循环性能。8目前,已经报道了各种预锂化方法(例如预锂化添加剂、直接接触法、含锂复合溶液和电化学循环)。虽然这些策略都可以实现电池中的锂补偿,但它们在实际应用中的普适性和可行性差异很大,这对大规模应用提出了巨大挑战。因此,需要进行实用评估以加速实现有效的预锂化。本文,我们根据商业电池制造过程中的不同步骤系统地总结了各种预锂化策略的发展,这些步骤大致可分为以下几步:(1)活性材料合成,(2)浆料混合过程,(3)电极预处理和(4)电池制造(图1)。此外,将从准确性、经济性、便利性、均匀性、预锂化能力和大规模生产过程中的安全性等各个方面评估这些预锂化策略的优势和挑战。本综述旨在深入了解预锂化策略未来在商业和实际应用方面的发展。同时,本综述还介绍了预锂化策略在商业和实际应用方面的发展情况。
摘要:与能源消耗有关的环境问题主要与对化石燃料的严重依赖有关。为了解决这些问题,人们开发了可再生能源系统以及先进的储能系统。电池是与移动性相关的主要存储系统,它们应用于笔记本电脑、手机和电动汽车等设备。锂离子电池 (LIB) 是最常用的电池系统,因为它们具有高比容量、长循环寿命和无记忆效应。这个快速发展的领域迫切需要对电池技术的最新发展进行系统的比较汇编,以跟上日益增长的材料、策略和电池性能数据,从而设计该领域的未来发展。因此,本综述重点介绍了最近为不同电池组件(阳极、阴极和隔膜/电解质)开发的不同材料,以进一步改进 LIB 系统。此外,还重点介绍了 LIB 的固体聚合物电解质 (SPE)。除了研究新的先进材料外,还介绍了通过掺杂或合成进行材料改性、不同材料的组合、添加填料、尺寸控制或使用高离子导体材料等方法,作为增强 LIB 电化学性能的有效方法。最后,还表明先进材料的开发不仅侧重于提高效率,还侧重于应用更环保的材料。