锂/钠-氯二次电池的最新进展——从材料构建到性能评估

作     者：杨建航 冯文婷 韩俊伟 魏欣茹 马晨宇 毛常明 智林杰 孔德斌 YANG Jianhang;FENG Wenting;HAN Junwei;WEI Xinru;MA Chenyu;MAO Changming;ZHI Linjie;KONG Debin

作者机构：青岛科技大学材料科学与工程学院山东青岛266042 中国石油大学(华东)高端化工与能源材料研究中心 中国石油大学(华东)新能源学院山东青岛266580 

出 版 物：《储能科学与技术》 (Energy Storage Science and Technology)

年 卷 期：2024年第13卷第6期

页      面：1824-1834页

核心收录：

学科分类：081704[工学-应用化学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

基　　金：国家自然科学基金项目(52172040) 国家自然科学基金项目(9237220021)。 

主　　题：锂/钠-氯二次电池 高能量密度 电极材料设计 结构性能关系 电化学反应动力学 

摘      要：传统锂离子电池的能量密度已难以满足日益增长的更高能量密度的需求。开发新型高能量密度二次电池是最为有效的一个策略。近期,基于商用一次锂-亚硫酰氯锂电池衍生而来的锂/钠-氯二次电池因其高能量密度而备受关注,成为替代传统锂离子电池的有力竞争者。本文围绕锂/钠-氯二次电池的最新研究进展,综述了正极载体、负极及电解液等关键组分构建研究及其对电化学性能的影响。在正极载体方面,系统阐述了碳材料、共轭框架聚合物等载体设计对锂/钠-氯二次电池首次放电容量、可逆容量、倍率性能和温度的影响;在电解液方面,详细分析了针对反应机理、中间相产物和电解液腐蚀问题的解决策略;并简要介绍了适用于锂/钠-氯二次电池的新型合金负极。基于正极载体的理性设计与电解液系统优化,锂/钠-氯二次电池在新型二次电池领域已初现峥嵘,循环寿命可达500圈,尤其是在极端服役环境中表现优异(可在-80℃工作,电流密度最大可达16 A/g)。然而,氯物种转化动力学速率慢、活性氯物种利用率低以及氯物种对负极等的腐蚀难题仍然是限制其性能进一步提升的瓶颈,也是未来亟待解决的挑战所在。