低温钠离子电池正极材料研究进展

作     者：林炜琦 卢巧瑜 陈宇鸿 邱麟媛 季钰榕 管联玉 丁翔 LIN Weiqi;LU Qiaoyu;CHEN Yuhong;QIU Linyuan;JI Yurong;GUAN Lianyu;DING Xiang

作者机构：福建师范大学化学与材料学院福建福州350007 福州大学化学学院先进无机含氧材料福建省重点实验室福建福州350108 

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

年 卷 期：2024年第13卷第7期

页      面：2348-2360页

核心收录：

学科分类：0808[工学-电气工程] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学基金(52102216) 福建省自然科学基金(2022J01625,2022-S-002) 大学生创新训练计划(202310394020,cxxl-2023097,cxxl-2024131,cxxl-2024136) 

主　　题：钠离子电池 低温性能 正极材料 改性研究 

摘      要：由于钠储量丰富且成本低廉,钠离子电池(SIBs)在大规模储能应用中引起了广泛关注。然而,SIBs在一些高海拔、深海、航空中的应用一直受到低温环境的影响。极端温度下会导致钠离子扩散系数的降低、迁移动力学缓慢、钠枝晶的形成和严重的界面反应,再加上钠的反应容易发生不可逆相变,从而严重降低SIBs的电化学性能和安全性能。因此,正极材料的合理设计和改性对于优化SIBs的低温性能具有重要意义。本文综述了近年来SIBs包括层状金属氧化物、聚阴离子化合物及普鲁士蓝类似物在内的各大正极材料在低温环境下的研究进展:层状氧化物材料在低温下电化学反应过程中经历较多的相变和结构变化,循环寿命受到一定的限制;聚阴离子类材料较大的阴离子基团使得材料的能量密度受到一定的限制;普鲁士蓝类似物高纯度的合成还是低温条件下的一大难题。现有表面包覆、晶格掺杂、结构优化等多种策略可以改善正极材料出现的上述问题。本文还进一步深刻剖析了优越的电化学性能与各种正极材料改性手段之间的构效关系;总结了SIBs低温下的发展现状与挑战,即低温对充放电中动力学反应的极大限制,以及不可避免的正负极材料和电解质之间的相互影响;并提出了自己的一些见解,为推动SIBs正极材料在低温下的进一步发展提供参考。