Co掺杂对Na3V2(PO4)2F3材料结构和电化学性能的影响
不同价态元素共掺杂对CaMnO_3基材料热电性能的影响
不同价态元素共掺杂对CaMnO_3基材料热电性能的影响热电材料是一种能够实现电能和热能相互转化的功能性材料,其转化过程无机械损耗且无污染,因此很符合目前许多材料研究的主流形式。
过去的探索已经研究出了性能优异的合金热电材料,为了寻找热稳定性更优异并且成本更低的材料,氧化物热电材料开始被研究。
目前氧化物中的P型氧化物热电材料已经达到一个不错的水平,但是n型氧化物热电材料并未得到可以和p型热电材料性能相匹配的材料,所以n型氧化物热电材料仍有待深入的研究,其中n型热电材料的CaMnO<sub>3</sub>体系材料因为较高的赛贝克系数而被重视。
虽然无掺杂的CaMnO<sub>3</sub>的电阻率很高,但是通过掺杂手段可有效降低其电阻率。
之前关于诸如La3+、Y<sup>3+</sup>等三价M<sup>3+</sup>离子掺杂的研究表明,掺杂所引入的载流子浓度增加以及微观结构的变化可使样品的电阻率大幅度降低,但是载流子浓度的增加同样会使材料的赛贝克系数变低。
因此,本课题尝试一种新的掺杂方式,掺杂M<sup>3+</sup>的同时掺杂诸如Na<sup>+</sup>、Li+等一价N<sup>+</sup>离子使样品的载流子浓度不改变而只改变样品的微观结构,使样品的电阻率下降的同时,保持样品的赛贝克系数在一个相对较高的水平上。
在本次课题的研究中,就CaMnO<sub>3</sub>基氧化物热电材料体系所做的工作中,有三次掺杂改性尝试的成果较为突出,使用的反应方式是固态反应法。
第一次为Y<sup>3+</sup>/Na<sup>+</sup>共掺杂的[Ca<sub>1-x</sub>(Na<sub>1/2</sub>Y<sub>1/2</sub><sub>x</sub>]MnO<sub >3</sub>体系,第二次为Dy<sup>3+</sup>/Na<sup>+</sup>共掺杂的[Ca<sub>1-x</sub>(Na<sub>1/2</sub>Dy<sub>1/2</sub><sub>x</sub>]MnO<su b>3</sub>体系,第三次为在10%的Y<sup>3+</sup>/Na<sup>+</sup>共掺杂基础上掺杂Sr<sup>2+</sup>所得到的三掺杂[Ca<sub>0.9-x</sub>Sr<sub>x</sub>(Y<sub>1/2</sub>Na<sub>1/2</sub>)<su b>0</sub>.1]MnO<sub>3</sub>体系。
Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(2)O_(2)F钠离子电池正极材料的水热法制备及性能
摘要：采用水热法制备了 Na3V2(PO4)2O2F (NVPOF)钠离子电池正极材料，利用 X 射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和恒流 充放电(GCD)等方法研究了其形貌、结构与电化学性能。结果显示，纯相 NVPOF 形貌规则，呈长 1~3 μm、宽 300 nm~1 μm、长宽 比为 2~3 的四棱柱形貌。NVPOF 具有 2 对平稳的充放电平台，在 0.2C 和 2C 电流密度下，放电比容量达到 124.2 和 70.5 mAh· g-1，经 100 次循环后，放电比容量仍有 105.8 和 59.6 mAh·g-1，容量保持率达到 85.2% 和 84.5%，库仑效率基本在 97% 以上，且低 温(0 ℃)电化学性能也有不错的表现。经还原氧化石墨烯(rGO)包覆提高电子电导率，NVPOF@rGO 在 0.5C 和 2C 的室温放电比 容量高达 124.4 和 88.4 mAh·g-1，且 2C 倍率下循环 200 圈后的比容量仍有 78.7 mAh·g-1，容量保持率高达 89%，库仑效率始终保 持在 99% 左右，显示出优异的倍率和循环性能。
关键词：Na3V2(PO4)2O2F；水热法；钠离子电池；循环性能
中图分类号：O646.21
文献标识码：A
文章编号：1001‑4861(2021)07‑1204‑07
钠离子电池电极材料研究进展
钠离子电池电极材料研究进展张宁;刘永畅;陈程成;陶占良;陈军【摘要】室温钠离子电池由于原料丰富,分布广泛,价格低廉,引起了人们的研究兴趣.然而,由于钠离子相对于锂离子较重且半径较大,这会限制钠离子在电极材料中的可逆脱嵌过程,从而影响电池的电化学性能.因此研发先进的电极材料成为钠离子电池实用化的关键.本文中我们主要介绍了几种典型的钠离子电池电极材料,并对其最新的研究进展进行了简要综述,将为钠离子电池新型电极材料的研究提供基础.【期刊名称】《无机化学学报》【年(卷),期】2015(031)009【总页数】12页(P1739-1750)【关键词】钠离子电池;正极材料;负极材料【作者】张宁;刘永畅;陈程成;陶占良;陈军【作者单位】南开大学化学学院,先进能源材料化学教育部重点实验室,天津化学化工协同创新中心,天津 300071;南开大学化学学院,先进能源材料化学教育部重点实验室,天津化学化工协同创新中心,天津 300071;南开大学化学学院,先进能源材料化学教育部重点实验室,天津化学化工协同创新中心,天津 300071;南开大学化学学院,先进能源材料化学教育部重点实验室,天津化学化工协同创新中心,天津 300071;南开大学化学学院,先进能源材料化学教育部重点实验室,天津化学化工协同创新中心,天津 300071【正文语种】中文【中图分类】O614.112早在20世纪80年代，钠离子电池(Sodium ion batteries,SIBs)和锂离子电池同时得到研究，随着锂离子电池成功商业化，钠离子电池的研究逐渐放缓。
钠与锂属于同一主族，具有相似的理化性质(表1)，电池充放电原理基本一致(图1)。
充电时，Na+从正极材料(以NaMnO2为例)中脱出，经过电解液嵌入负极材料(以硬碳为例)，同时电子通过外电路转移到负极，保持电荷平衡；放电时则相反。
与锂离子电池相比，钠离子电池具有以下特点：钠资源丰富，约占地壳元素储量的2.64%，而且价格低廉，分布广泛。
氟化磷酸钒钠在钠离子电池中的应用进展
•综述与述评•氟化磷酸钒钠在钠离子电池中的应用进展杨菊，刘乐康，连玉东，陈阳，闫硕，姜晓蕾(临沂大学化学化工学院，山东临沂276000)摘要:钠离子电池具有安全性高、钠资源丰富、成本低等独特优势，引起了人们的广泛关注。
构建具有良好电化学性能的钠离子电池的关键之一就是正极材料的选取，氟化磷酸钒钠［Na3V2(PO4)2F3］因其结构稳定性好、离子输运快、工作电位高等特点被认为是一种很有前途的正极材料。
但电导率较低，使其电化学性能较差；制备成本较高，阻碍了其大规模应用的发展。
综述了在提升Na§V?(PO*)2F电化学性能方面的措施，主要包括改进制备方法、离子掺杂、表面包覆等。
为今后高性能Na3V2(PO*)/3的合理设计提供了很好的参考。
关键词：钠离子电池；NaV2(PO4)?F；电化学性能中图分类号:TQ152文献标识码：A文章编号：1003-3467(2021)04-0001-04Application Progress of Sodium VanadiumPhosphate FluoriOs io Sodium Ion BatteryYANG Ju，LIU Lekang，LIAN Yudong，CHEN Yang，YAN Shuo，JIANG XiaoleO(School of Chemistry and Chemical Engineering，Linyi University，Linyi276000，China) Abstroct:Solium ioo batteyrt have attracter broa)attertioo，dur tr then high safety,dbimddnt solium resoorcrt,low cost.One of the keys to build solium ion baCeara with good electrochemical performanca it the selectioo of catyooe mateaala.Sooium vanafium pposphdh flroane[Na4Vo(PO*)2F4]ia a promising candinaie becaaso of iia staaie stractrro,fast cliarsion ate of sooiiim iona and high voltage platform.However,the low electronto condcctivity I c C s te pooc electrocaemicat performanca,high cost of Na4Vo (PO*)2F4tlie aevelonmeyi of its laroe-scate anplicatioda.Some strateeiea te improve electro-chdical performanca of Na4Vo(PO*)2F4n summayey,incluCiny moyholovy aesind,ion aonind,caryon coatinh,eto.A hoon refereeca foo ee rationat aesind of high-performanca Nag V?(PO*)2F3in tlie futcro is proviUer.Key woris:sonium Un battero；Na3V?(PO*)2F3；0引言随着可持续发展战略的提出，保护环境意识的增强，以及能源危机的加剧，人们越发注重利用绿色可再生清洁能源，但这一类能源大多都具有间歇性和不稳定性等缺点，若要想高效利用此类能源，就不得不依赖先进的能量储存技术［1］0Soy公司于1591年成功将锂离子电池推向市场,很快便得到了reclTochemical perU)rmadca迅速发展，成为当代最先进的高比能储能装置，在各不同规模的储能市场中均被普遍使用。
钠离子电池正极材料Na3V2(PO4)2O2F的控制合成与电化学性能优化
钠离子电池正极材料Na3V2(PO4)2O2F的控制合成与电化学性能优化谷振一;郭晋芝;杨洋;吕红艳;赵欣欣;席晓彤;何晓燕;吴兴隆【摘要】采用简单的水热合成法制备氟磷酸钒氧钠(Na3V2(PO4)2O2F,简写为NVPOF),通过调节水热反应溶液的pH值和反应温度等关键参数,有效调节NVPOF 的颗粒尺寸和均匀性,优化其电化学性能.研究结果显示,性能最优的NVPOF的合成条件是:pH值为7.00±0.05,水热反应温度为170℃.在该条件下合成的NVPOF正极材料具有优异的电化学性能,表现为0.1C(1C=130 mA·g-1)的倍率下放电比容量可达123.2 mAh·g-1,且在20C的高倍率下仍可实现85.9 mAh·g-1的比容量,在1C下循环200圈后其容量保持率为96.2％,表明该材料具有高容量、优异的倍率和循环性能.所制备的NVPOF颗粒为纳米尺度且具有很高的均匀性,可缩短Na+的传输路径从而缩短其传输时间,且NVPOF晶体结构具有高稳定性,是一类具有高性能的钠离子电池正极材料.【期刊名称】《无机化学学报》【年(卷),期】2018(034)009【总页数】8页(P1641-1648)【关键词】钠离子电池正极材料的优化;高性能正极材料;水热合成;Na3V2(PO4)2O2F;钠离子扩散动力学【作者】谷振一;郭晋芝;杨洋;吕红艳;赵欣欣;席晓彤;何晓燕;吴兴隆【作者单位】伊犁师范学院化学与环境科学学院,伊犁835100;东北师范大学化学学院,动力电池国家地方联合工程实验室,长春 130024;东北师范大学化学学院,动力电池国家地方联合工程实验室,长春 130024;东北师范大学化学学院,动力电池国家地方联合工程实验室,长春 130024;东北师范大学化学学院,动力电池国家地方联合工程实验室,长春 130024;东北师范大学化学学院,动力电池国家地方联合工程实验室,长春 130024;东北师范大学化学学院,动力电池国家地方联合工程实验室,长春130024;伊犁师范学院化学与环境科学学院,伊犁835100;东北师范大学化学学院,动力电池国家地方联合工程实验室,长春 130024【正文语种】中文【中图分类】O6460 引言近年来，随着可持续发展战略的提出、环境保护意识的增强、以及传统化石燃料日益减少而呈现出能源危机的加剧，人们开始追求绿色可再生清洁能源的应用，包括太阳能、风能和潮汐能等。
高性能钠离子电池负极材料的研究进展
化工进展CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS2019年第38卷第5期高性能钠离子电池负极材料的研究进展朱子翼，张英杰，董鹏，孟奇，曾晓苑，章艳佳，吉金梅，和秋谷，黎永泰，李雪（昆明理工大学锂离子电池及材料制备技术国家地方联合工程实验室，云南省先进电池材料重点实验室，云南昆明650093）摘要：负极材料的研究是钠离子电池实现商业化生产的关键要素之一，近年来已经取得了突破性进展。
但是较大半径的钠离子在嵌/脱过程中对负极材料结构的影响非常大，进而导致可逆容量迅速降低。
本文系统综述了钠离子电池负极材料的最新研究成果，阐述了碳基材料、钛基化合物、合金材料、金属化合物和有机化合物5类负极材料的制备工艺，并分析了这些材料的性能特点：碳基材料的研发技术成熟，但比容量和倍率性能有待提高；钛基化合物的结构性能良好，倍率性能出色，但存在比容量较低的缺点；合金材料和金属化合物都具有较高的理论比容量，但循环性能较差；有机化合物的研发尚处于起步阶段，有待深入研究。
基于现有的研究基础，总结了材料的改性方法和取得的效果，并展望了钠离子电池负极材料的研究方向，分析指出表面碳包覆可以提升材料的电子传导性，纳米结构可以缩短钠离子的传输途径，多孔形貌有利于电解质对材料的浸润，而元素掺杂可以提升材料的反应活性，最终获得高性能钠离子电池负极材料。
关键词：碳基材料；钛基化合物；合金材料；金属化合物；有机化合物中图分类号：TM911文献标志码：A文章编号：1000-6613（2019）05-2222-11Research progress of anode materials for high performance sodium-ionbatteriesZHU Ziyi ，ZHANG Yingjie ，DONG Peng ，MENG Qi ，ZENG Xiaoyuan ，ZHANG Yanjia ，JI Jinmei ，HE Qiugu ，LI Yongtai ，LI Xue(Key Laboratory of Advanced Battery Materials of Yunnan Province,National and Local Joint Engineering Laboratory for Lithium-ion Batteries and Materials Preparation Technology,Kunming University of Science and Technology ，Kunming650093，Yunnan ，China)Abstract:Anode materials is one of the key factors for the commercialization of sodium-ion batteries(SIBs),and the related in-depth research in recent years has led to some breakthrough.However,the large radius of sodium-ion has a great impact on the battery performance.This article systematically reviews the new results of anode materials for SIBs in the preparation and performance characteristics,covering carbon-based materials,titanium-based compounds,alloy materials,metal compounds and organic compounds and the focus is on the structure-performance relationship.The key issues and strategies related to the research and development of SIBs anode materials are highlighted.In addition,the perspective and new directions of SIBs are briefly outlined.It is necessary to develop new综述与专论DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2018-1506收稿日期：2018-07-22；修改稿日期：2019-01-11。
锌掺杂对包碳磷酸钒锂电化学性能的影响
锌掺杂对包碳磷酸钒锂电化学性能的影响柳勇;王飞;魏治中;王鹏;任凤章【摘要】以 Li2CO3、V2O5、NH4H2PO4和 ZnO为原料,用葡萄糖作为碳源和还原剂,然后通过高温煅烧法制备了Li3V2 －xZnx(PO4)3/C(x＝0,0.05,0.10).用 X 射线衍射、扫描电子显微镜和高分辨透射电子显微镜,对制得的样品进行物相、结构和微观形貌分析表征.用恒电流充放电、循环伏安和电化学阻抗谱法测试样品的电化学性能.研究结果表明:掺杂Zn2 +不会改变Li3V2(PO4)3的结构.适量地掺杂Zn2 +能使Li3V2(PO4)3颗粒更加均匀、结构更稳定,同时显著改善其电化学性能.当x＝0.05 时,样品的首次放电比容量为123.1 mA·h·g －1,并且以0.5 C充放电循环20圈后容量保持率仍达99.76%.【期刊名称】《河南科技大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(039)005【总页数】7页(P1-6,11)【关键词】Li3V2(PO4)3;Zn2 +掺杂;高温固相法;形貌;电化学性能【作者】柳勇;王飞;魏治中;王鹏;任凤章【作者单位】河南科技大学材料科学与工程学院,河南洛阳 471023;河南科技大学有色金属共性技术河南省协同创新中心,河南洛阳 471023;河南科技大学材料科学与工程学院,河南洛阳 471023;河南科技大学材料科学与工程学院,河南洛阳471023;河南科技大学材料科学与工程学院,河南洛阳 471023;河南科技大学材料科学与工程学院,河南洛阳 471023;河南科技大学河南省有色金属材料与加工技术重点实验室,河南洛阳 471023【正文语种】中文【中图分类】O6140 引言锂离子电池因具有自放电小、循环寿命长、比容量大、能量密度高、工作电压高、无记忆效应和环境污染小等优点，已成为国内外学者的研究热点。
目前，锂离子电池广泛应用于电子产品、电动汽车及航空航天等各个领域[1-3]。
A05 混合型锂离子电池正极复合材料Na3V2(PO4)2F3 C的合成及其性能
混合型锂离子电池正极复合材料Na3V2(PO4)2F3/C的合成及其性能摘要：以葡萄糖为碳源，采用机械活化辅助高温固相−碳热还原法，一步制备用于混合离子型锂离子电池复合正极材料Na3V2(PO4)2F3/C。
通过X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）对材料的晶体结构和形貌进行表征。
对材料的电化学测试结果表明，材料具有优异的电化学性能。
关键词：混合型锂离子电池；正极材料；Na3V2(PO4)2F3/C复合材料；高温固相法Synthesis and performance of Na3V2(PO4)2F3/C composite cathode material for hybrid lithium ion batteriesAbstract：The Na3V2(PO4)2F3/C composite material was synthesized by one-step high temperature solid state-carbothermal reduction reaction using glucose as the reduction agent and carbon source. The XRD and SEM was used to characterize the crystal structure and morphology of the Na3V2(PO4)2F3/C composite material. The electrochemical test results show the excellent electrochemical performance of this material.Key words：hybrid lithium ion battery; cathode material; Na3V2(PO4)2F3/C composite material; high temperature solid state reaction1 前言氟磷酸钒钠盐[1]属于聚阴离子型材料，首先被用作钠离子电池正极材料[2]。
钾离子电池正极材料的研究进展
活性的情况下，PBAs 最多可以容纳两个钾离子。
+
压范围内，在 0.05 C 下的放电比容量为 94 mA·h/g，
子电池、钾离子电池中的电化学性能，在钾离子电
焦磷酸盐和混合磷酸盐正极材料
焦磷酸盐也是一种常见的聚阴离子型化合物，
已被研究用作锂离子电池和钠离子电池的正极材
料。Park 等[55] 从无机晶体结构数据库(ICSD，187000
个化合物)中，通过合理的筛选，选择了 10 种正极材
料，并用循环伏安法测试其储钾电化学活性Байду номын сангаас根据
Ⅱ
Ⅲ
AⅠ
结构示意图如
x M A [ M B (CN) 6 ] Z·nH 2 O (0 ≤ x ≤ 2)，
图 5(a) [61] 所示，其中 A 是碱金属，MA、MB 通常指过渡
金属元素 Fe、Mn、Co、Ni、Cu、Zn。以锰基普鲁士蓝
(也称六氰合铁酸猛，MnHCF)为例，Fe2+ 和 Mn3+ 分别
解液在此电压下会发生分解，所以开发高压电解液
最快的。
也是一个需要关注的课题。
2.3
另外，有些聚阴离子型化合物不易通过常规的
方法合成得到，电化学离子交换法则是一个行之有
效 的 合 成 手 段 。 Lin 等 利 用 Na3V2(PO4)2F3 组 装 K
[53]
metal│1 mol/L KPF6 in EC/PC│Na3V2(PO4)2F3 电池，
电化学性能可以总结出 KTiP2O7、KVP2O7 和 KMoP2O7
是比较具有潜力的材料，特别是 KVP2O7，从循环伏
安曲线可以看到，该材料具有约 4 V 的工作电压，并
以油酸钠为钠源和碳源制备Na3V2(PO4)3C及其电化学性能
广东化工2020年第8期·8·第47卷总第418期以油酸钠为钠源和碳源制备Na3V2(PO4)3/C及其电化学性能徐晓宁1，李娇娇1，王飞1,2*(1．淮北师范大学化学与材料科学学院，安徽淮北235000；2．淮北师范大学信息学院，安徽淮北235000)Preparation and Electrochemical Properties of Na3V2(PO4)3/C using Sodium Oleateas Sodium and Carbon SourcesXu Xiaoning1,Li Jiaojiao1,Wang Fei1,2*(1.School of Chemistry and Materials Science,Huaibei Normal University,Huaibei,Anhui235000,China.rmation College,Huaibei Normal University,Huaibei,Anhui235000,China)Abstract:Na3V2(PO4)3/C cathode materials were prepared by a high-temperature solid state reaction using sodium oleate as sodium and carbon sources.The precursors were obtained by ball-milling,sol-gel,hydrothermal and hydrothermal-assisted sol-gel methods,respectively.It was found that the preparation method of precursor has an important impact on the crystallization,morphology,particle size and electrochemical performance.The Na3V2(PO4)3/C synthesized from ball-milling method exhibits the highest electrochemical activity.The discharge capacity is99mAh·g−1at10C rate with a capacity retention of88%after200cycles.Keywords:sodium-ion batteries；Na3V2(PO4)3；sodium oleate锂离子电池作为高效的化学电源已广泛应用于各种电子设备。
钠离子电池关键材料概述
钠离子电池关键材料概述钠离子电池关键材料包括正极材料、负极材料、电解液和隔膜。
由于正极材料理论比容量相对较低，因此正极材料决定着电池的容量，负极材料则影响着电池的反应动力学性能，电解液直接关乎电池的稳定性和安全性，而隔膜的特性是在有效提高电池运行安全的同时降低燃爆风险。
因此，作为构筑高性能钠离子电池的关键，研究者需要针对上述4种材料进行深入研究，制备出具有优异电化学性能和良好商业应用前景的电池材料。
钠离子电池充放电过程与锂离子电池充放电过程中发生的反应相同，均为嵌入/脱出反应，即嵌质（Na+）在主体晶格（如Na3V2(PO4)3）中的嵌入/脱出。
因为骨架在嵌入和脱出的过程中，主体仅发生微小的结构重组，结构和组成都保持着完整性，反应被认为是局部规整的。
脱出量及主体的可逆嵌脱循环性能决定了二次电池的容量与循环寿命。
根据式（1-1），可计算得到材料的理论容量。
式中：C理论为理论比容量；n为嵌入锂的摩尔数；F为法拉第常数；M为物质的分子量。
理想的正极材料，应具有以下特性：（1）嵌入反应应具有大的吉布斯自由能，可使正极同负极之间保持一个较大的电势差，提供较高的电池电压。
（2）在一定范围内，钠离子嵌入反应的ΔG改变量较小，即钠离子嵌入量较大；电极电势对嵌入量的依赖性较小，以便保证电池有较高的电化学容量及较平稳的充放电电压。
（3）具有层状或大孔径隧道结构的晶体，钠离子在“层间”或“隧道”中应有较大的扩散系数和迁移系数，保证较大的扩散速率，并具有良好的电子导电性，以保证电池有较好的快速充放电性能。
（4）在钠离子嵌入/脱出过程中，正极材料具有较小的体积变化，以保证良好的循环可逆性，提高电池的循环性能。
（5）在要求的充放电电位范围，电极与电解质溶液相容性好，即电极/电解液界面具有良好的热稳定性、化学稳定性及电化学稳定性。
（6）价格低廉，在空气中储存性好，对环境无污染，质量轻。
目前典型的钠离子电池正极材料可大致分为两类。
钠离子电池阵列化负极材料的研究进展
物 理 化 学 学 报Acta Phys. -Chim. Sin. 2021, 37 (12), 2007075 (1 of 22)Received: July 26, 2020; Revised: August 18, 2020; Accepted: August 18, 2020; Published online: August 24, 2020.*Corresponding authors. Emails: liyynano@ (Y.L.); liujp@ (J.L.).The project was supported by the National Natural Science Foundation of China (51972257, 51872104, 51672205) and the National Key R&D Program of China (2016YFA0202602).国家自然科学基金(51972257, 51872104, 51672205)和国家重点研发计划(2016YFA0202602)资助项目 © Editorial office of Acta Physico-Chimica Sinica[Review] doi: 10.3866/PKU.WHXB202007075 Recent Advances in 3D Array Anode Materials for Sodium-Ion Batteries Yao Chen 1, Haoyang Dong 1, Yuanyuan Li 2,*, Jinping Liu 1,*1 School of Chemistry, Chemical Engineering and Life Science, State Key Laboratory of Advanced Technology for Materials Synthesis and Processing, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, China.2 School of Optical and Electronic Information, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China. Abstract: Lithium-ion batteries have achieved tremendous success inthe fields of portable mobile devices, electric vehicles, and large-scaleenergy storage owing to their high working voltage, high energy density,and long-term lifespan. However, lithium-ion batteries are ultimatelyunable to satisfy increasing industrial demands due to the shortage andrising cost of lithium resources. Sodium is another alkali metal that hassimilar physical and chemical properties to those of lithium, but is moreabundant. Therefore, sodium-ion batteries (SIBs) are promisingcandidates for next-generation energy storage devices. Nevertheless,SIBs generally exhibit inferior electrochemical reaction kinetics, cycling performance, and energy density to those of lithium-ion batteries owing to the larger ion radius and higher standard potential of Na+ compared to those of Li+. To address these issues, significant effort has been made toward developing electrode materials with large sodiation/desodiation channels, robust structural stability, and high theoretical capacity. As electrode performance is closely related to its architecture, constructing an advanced electrode structure is crucial for achieving high-performance SIBs. Conventional electrodes are generally prepared by mixing a slurry of active materials, conductive carbon, and binders, followed by casting on a metal current collector. Electrodes prepared this way are subject to shape deformation, causing the active materials to easily peel off the current collector during charge/discharge processes. This leads to rapid capacity decay and short cycle life. Moreover, binders and other additives increase the weight and volume of the electrodes, which reduces the overall energy density of the batteries. Therefore, binder-free, three-dimensional (3D) array electrodes with satisfactory electronic conductivity and low ion-path tortuosity have been proposed. In addition to solving the aforementioned issues, this type of electrode significantly reduces contact resistance through the strong adhesion between the array and the substrate. Furthermore, electrolyte infiltration is greatly facilitated by the abundant interspacing between individual nanostructures, which promotes fast electron transport and shortens ion diffusion, thus enabling the electrode reaction. The array structure can also readily accommodate substantial volume variations that occur during repeated sodiation/desodiation processes and release the generated stress. Therefore, it is of great interest to explore binder-free array electrodes for sodium-ion storage applications. This review summarizes the recent advances in various 3D array anode materials for SIBs, including elemental anodes, transition metal oxides, sulfides, phosphides, and titanates. The preparation methods, structure/morphology characteristics, and electrochemical performance of various array anodes are discussed, and future opportunities and challenges from employing array electrodes in SIBs are proposed.Key Words: Sodium-ion battery; Anode; Binder-free; Array electrode; Flexible electronics;Wearable electronics. All Rights Reserved.钠离子电池阵列化负极材料的研究进展陈瑶1，董浩洋1，李园园2,*，刘金平1,*1武汉理工大学化学化工与生命科学学院，材料复合新技术国家重点实验室，武汉 4300702华中科技大学光学与电子信息学院，武汉 430074摘要：钠离子电池具有钠资源储量丰富、成本低以及安全系数高等优点，在大规模储能、新能源汽车和柔性/可穿戴电子领域中显示出巨大的潜力。
《钠离子电池负极及负极补钠剂研究》范文
《钠离子电池负极及负极补钠剂研究》篇一摘要：随着新能源及绿色能源的发展，能源储存问题越来越受到关注。
钠离子电池以其成本低廉、环保安全等优势成为一种备受关注的能源储存技术。
本文主要研究钠离子电池负极材料及其负极补钠剂的研究进展，以期为未来钠离子电池的研发与应用提供参考。
一、引言随着电动汽车、可再生能源等领域的快速发展，对能源储存技术的需求日益增长。
钠离子电池以其成本低廉、环境友好、高能量密度等优点成为最具潜力的能源储存技术之一。
在钠离子电池中，负极材料及负极补钠剂的研究对于提高电池性能至关重要。
二、钠离子电池负极材料研究负极材料是钠离子电池的重要组成部分，其性能直接影响着电池的充放电性能、循环寿命等。
目前，常用的钠离子电池负极材料包括碳基材料、合金类材料、氧化物材料等。
1. 碳基材料碳基材料因其高导电性、高比容量等优点被广泛应用于钠离子电池负极。
碳基材料的改性方法包括掺杂、纳米化等，可有效提高其电化学性能。
此外，新型碳基材料如石墨烯、碳纳米管等也备受关注。
2. 合金类材料合金类材料因其高比容量和良好的循环性能受到关注。
目前，硅基合金和锡基合金是研究热点。
然而，这些材料在充放电过程中存在较大的体积效应，导致电极结构不稳定，限制了其应用。
因此，研究如何提高合金类材料的结构稳定性成为重要研究方向。
3. 氧化物材料氧化物材料具有较高的理论比容量，但其在充放电过程中存在容量衰减和充放电速率慢等问题。
为解决这些问题，研究者们通过纳米化、掺杂等方法对氧化物材料进行改性，以提高其电化学性能。
三、负极补钠剂研究负极补钠剂在钠离子电池中起着关键作用，可以有效改善负极的充放电性能和循环寿命。
目前，常见的负极补钠剂包括电解质添加剂和固相添加剂等。
1. 电解质添加剂电解质添加剂可以通过改善电解液与负极的界面性质，提高电池的充放电性能和循环稳定性。
研究表明，适当的电解质添加剂可以减少电极在充放电过程中的极化现象，提高电池的库伦效率。
三元正极材料co会减少阳离子混排
深度分析三元正极材料co减少阳离子混排1. 引言在当今世界，随着新能源汽车行业的快速发展，锂离子电池作为其主要动力电池，也受到了广泛的关注。
而其中，正极材料作为锂离子电池的核心组成部分，其性能对整个电池的性能和安全性都具有着至关重要的影响。
随着研究的深入，三元正极材料co的应用越来越受到关注，其中一个重要的优势就是它可以减少阳离子混排，使得电池的循环寿命更长，安全性更高。
本文将就三元正极材料co减少阳离子混排这一主题展开全面的探讨，希望能够对读者有所启发和帮助。
2. 三元正极材料co的介绍我们先来了解一下三元正极材料co。
在锂离子电池的正极材料中，传统的材料主要包括氧化物类（如钴酸锂、钴镍锰酸锂等）和磷酸盐类（如磷酸铁锂、磷酸锂钴镍锰等）。
而三元正极材料co的结构是由镍、锰、钴三种金属离子组成，具有高能量密度和高安全性的特点。
三元正极材料co还具有稳定的结构和电化学性能，这使得它在电池中的应用越来越广泛。
3. 三元正极材料co减少阳离子混排的机制接下来我们来具体探讨一下三元正极材料co是如何减少阳离子混排的。
阳离子混排是指在充放电循环中，正极材料中的镍、钴、锰三种金属离子发生位置的变化，导致晶格的不稳定和材料的结构破坏。
而三元正极材料co由于镍、钴、锰三种金属离子的比例和分布的合理性，能够减少阳离子混排的发生。
这是因为co主要起到了稳定结构的作用，使得镍、钴、锰三种离子在循环充放电过程中的位置不易发生变化，从而保持了材料的稳定性。
4. 三元正极材料co在锂离子电池中的应用三元正极材料co减少阳离子混排的特性使得它在锂离子电池中具有更广泛的应用前景。
它能够大大提升电池的循环寿命，降低了使用过程中出现电池容量下降、功率下降等现象的几率。
由于阳离子混排引起的电池热失控和安全问题也得到了有效的缓解。
随着技术的不断发展，三元正极材料co在新能源汽车和储能领域的应用前景更加广阔。
5. 个人观点和总结回顾从上述分析可以看出，三元正极材料co的出现对于锂离子电池的发展具有重要的意义。
Co掺杂对Bi5Ti3FeO15陶瓷电学性能的影响
Co掺杂对Bi5Ti3FeO15陶瓷电学性能的影响【摘要】本文研究了Co掺杂对Bi5Ti3FeO15陶瓷电学性能的影响。
通过对Bi5Ti3FeO15陶瓷的特性、Co掺杂的影响、以及电学性能的测试方法进行研究，探讨了Co掺杂对Bi5Ti3FeO15陶瓷电学性能的影响机制。
实验结果表明，Co掺杂可以显著提高Bi5Ti3FeO15陶瓷的电学性能。
通过对实验结果的分析，总结了Co掺杂对Bi5Ti3FeO15陶瓷电学性能的影响，展望了未来研究方向。
本研究为进一步提高陶瓷材料的电学性能提供了重要参考。
【关键词】Bi5Ti3FeO15陶瓷, Co掺杂, 电学性能, 机制, 实验结果, 总结, 展望, 结论, 研究背景, 研究目的, 特性, 测试方法, 未来研究方向1. 引言1.1 研究背景Bi5Ti3FeO15是一种具有铁电和铁磁性质的多铁性材料，具有广泛的应用潜力。
由于其结构中存在的一些缺陷，如钙钛矿结构的畸变和晶格不完全，导致其电学性能和磁学性能并不理想。
为了改善Bi5Ti3FeO15的性能，许多研究者开始探索掺杂改性的方法。
Co掺杂是一种常用的手段，因为Co具有较高的离子半径和价态，可以较好地替代原有的Fe离子，从而引入新的缺陷能级，改善材料的性能。
了解Co掺杂对Bi5Ti3FeO15陶瓷电学性能的影响及其机制对于进一步优化该材料的性能具有重要意义。
本文旨在通过系统的实验证据，探讨Co 掺杂对Bi5Ti3FeO15陶瓷电学性能的影响，为该材料的应用提供理论依据和技术支持。
1.2 研究目的研究目的是探究Co掺杂对Bi5Ti3FeO15陶瓷电学性能的影响机制，深入理解Co掺杂在陶瓷材料中的作用方式。
通过研究，旨在提高Bi5Ti3FeO15陶瓷的电学性能，拓展其在电子器件领域的应用潜力。
通过对Co掺杂的影响进行分析，探讨其对材料微观结构和电学性能的影响规律，为未来设计和合成具有优异性能的多功能陶瓷材料提供参考和指导。
钠离子电池正极材料研究进展
CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2018年第37卷第8期·3056·化 工 进展钠离子电池正极材料研究进展王勇1，刘雯1，郭瑞1，罗英2，解晶莹1，2（1上海空间电源研究所空间电源技术国家重点实验室，上海 200245；2上海动力储能电池系统工程技术有限公司，上海 200241）摘要：钠离子电池与锂离子电池工作原理相似，却有着更低的成本和更高的安全性。
在钠离子电池中，正极材料的研究尤为重要。
本文对现有的钠离子电池正极材料进行了系统性的归纳，首先介绍了各类正极材料的结构和电化学特性，基于此分析目前钠离子电池正极材料面临的两个主要制约因素：一是钠离子半径大，充放电过程中对材料结构的影响大，导致容量衰减迅速；二是动力学过程慢，导致其倍率性能差。
在此基础上归纳了现有的各类钠离子电池正极材料的改性方法如掺杂、包覆等。
总结了材料改性及改善材料电化学性能的方法以及应用在现有材料中时所获得的效果，基于此为未来的钠离子电池正极材料及其改性研究提供了基础。
关键词：储能；钠离子电池；正极材料；低成本中图分类号：O646.21 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2018）08–3056–11 DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2017-1761Recent development of cathode materials for sodium-ion batteriesWANG Yong 1, LIU Wen 1, GUO Rui 1, LUO Ying 2, XIE Jingying 1, 2（1State Key Laboratory of Space Power-Sources Technology, Shanghai Institute of Space Power-Sources, Shanghai200245, China; 2Shanghai Power & Energy Storage Battery System Engineering Tech. Co., Ltd.,Shanghai 200241, China ）Abstract ：Considerable attention on next generation rechargeable battery has been attracted bysodium-ion batteries （SIB ）, due to the similar working mechanism and electrochemistrical properties to lithium-ion batteries. In this paper, review of cathode materials of SIB has been made. Typical properties of different cathode materials were introduced firstly. Two major deficiencies of large ionic radius and slow diffusion velocity were pointed out. On the one hand, sodium ion owned larger ion radius, which will cause structural wreck during cycling. On the other hand, larger ion radius may cause a slower kinetics, which will indicate a poor rate performance. Then, different modification methods and their performance in application was reviewed. This review provides a foundation for future investigation of the cathode materials of sodium-ion batteries.Key words ：energy storage system; sodium-ion battery; cathode material; low-cost随着科学技术的不断更新和发展，人们的生活水平日益提高，对能源的消耗也随之剧增。
NASICON结构正极材料用于钠离子电池的研究进展
NASICON结构正极材料用于钠离子电池的研究进展谷振一; 郭晋芝; 杨洋; 赵欣欣; 杨旭; 聂雪娇; 何晓燕; 吴兴隆【期刊名称】《《无机化学学报》》【年(卷),期】2019(035)009【总页数】16页(P1535-1550)【关键词】钠离子电池; 正极材料; NASICON结构; 磷酸盐【作者】谷振一; 郭晋芝; 杨洋; 赵欣欣; 杨旭; 聂雪娇; 何晓燕; 吴兴隆【作者单位】伊犁师范大学化学与环境科学学院伊宁835100; 东北师范大学紫外光发射材料与技术教育部重点实验室长春 130024; 东北师范大学化学学院动力电池国家地方联合工程实验室长春 130024【正文语种】中文【中图分类】O646.210 引言随着当今社会的可持续发展，可再生能源(如风能和太阳能等)将发挥越来越重要的作用。
由于可再生能源的间歇性，先进储能技术将成为未来间歇式能源广泛应用的关键[1-5]，其中，可充电的金属离子二次电池是一类最先进的能量储存装置，代表着高比能储能的发展方向[2，6]。
为了制造性能更优的二次离子电池，科研人员已开发了各式各样的电极材料。
就钠离子电池 (sodium-ion batteries，SIBs)正极材料而言，基本可分为密堆积型的金属氧化物(如层状过渡金属氧化物[7-13])和具有三维(3D)开放框架结构的聚阴离子材料[14-15]两大类。
在具有3D开放框架的聚阴离子正极材料中，NASICON(Na Superionic Conductor，钠超离子导体)结构的正极材料表现出离子电导率高、结构稳定和晶体结构选择性广等多个方面的优势，引起了研究者们的广泛关注。
NASICON结构通常可以分为单阴离子和双阴离子2种结构。
单阴离子的NASICON结构通常可用通式 A x MM′(XO4)3(其中，A=Li，Na，K，Mg，Ca；M 或M′=Fe，V，Ti，Zr，Sc，Mn，Nb，In；X=S，P，Si，As)表示。
Co3O4添加剂对锂硫电池电化学性能的影响
Co3O4添加剂对锂硫电池电化学性能的影响杨蓉;吕梦妮;王黎晴;付欣;蔡秀琴;姚秉华【摘要】采用溶液浸渍法使Co3O4与导电炭黑KS-6均匀混合,再与硫形成Co3O4-KS-6/S复合材料.用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、热重(TG)、循环伏安(CV)和恒流充放电测试,对材料进行分析,探讨Co3O4的添加对电池电化学性能的影响.结果表明:Co3O4-KS-6/S复合材料中Co3O4、S 在KS-6中均匀分布,在0.1C倍率下首次放电比容量可达1298 mA·h/g,循环100次后容量保持率约为30.3％,远高于KS-6/S复合材料,其首次放电比容量为999 mA·h/g,循环100次后容量保持率约为25.8％.%Cobaltosic oxide and electrically conductive carbon black KS-6 were uniformly mixed by the solution-dipping method,with the Co3O4-KS-6/S composite cathode material formed.X-ray diffraction(XRD),scanning electron microscope (SEM),energy dispersive spectrometer (EDS),thermogravimetry analysis (TG),cyclic voltammetry (CV) and constant current charge and discharge testing were used as materials analysis to investigate the effect of Co3O4 on electrochemical properties of lithium/sulfur battery.The results showed that the Co3O4,S were distributed uniformly in the KS-6 of Co3O4-KS-6/S composites.The initial discharge capacity is 1298 mA · h/g at 0.1C rate,and after 100 cycles,the capacity retention rate is 30.3 ％.It is much higher than those of KS-6/S composites,which displayed the initial discharge capacity for 999 mA · h/g at 0.1C rate,and after 100 cycles,the capacity retention rate is 25.8 ％.【期刊名称】《西安理工大学学报》【年(卷),期】2017(033)002【总页数】5页(P159-163)【关键词】Co3O4;溶液浸渍法;锂硫电池;电化学性能【作者】杨蓉;吕梦妮;王黎晴;付欣;蔡秀琴;姚秉华【作者单位】西安理工大学理学院,陕西西安710054;西安理工大学理学院,陕西西安710054;西安理工大学理学院,陕西西安710054;西安理工大学理学院,陕西西安710054;西安理工大学理学院,陕西西安710054;西安理工大学理学院,陕西西安710054【正文语种】中文【中图分类】TM912.9锂硫电池是由硫作为正极材料、金属锂片作为负极的二次电池，其理论比容量和理论比能量较高，分别为1672 mA·h/g和2600 W·h/kg[1]，被认为是现在最具研究价值和应用前景的高能量锂硫二次电池体系之一。
Co掺杂对Bi5Ti3FeO15陶瓷电学性能的影响
Co掺杂对Bi5Ti3FeO15陶瓷电学性能的影响摘要：本文以Bi5Ti3FeO15陶瓷为研究对象，利用掺杂Co元素的方法，研究了Co掺杂对Bi5Ti3FeO15陶瓷的电学性能的影响。
通过比较不同掺杂浓度下的陶瓷样品的结构、形貌和电学性能，发现Co掺杂可以明显改变Bi5Ti3FeO15的电学性能，提高其介电常数和电导率，为Bi5Ti3FeO15的性能优化提供了新思路。
引言Bi5Ti3FeO15是一种具有优良电学性能的铁电陶瓷材料，具有较高的介电常数和压电性能，在电子器件和储能领域具有广阔的应用前景。
由于其较低的电导率和不稳定的电学性能，在实际应用中受到了一定的限制。
对Bi5Ti3FeO15的性能进行改善和优化成为了目前的研究热点之一。
实验方法1. 材料制备：采用固相反应法制备Bi5Ti3FeO15陶瓷样品，通过粉末混合、压制和烧结等工艺获得样品。
2. Co掺杂：在制备过程中，向原料中添加不同浓度的Co掺杂剂，探究其对Bi5Ti3FeO15电学性能的影响。
通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和能谱仪（EDS）对样品的结构、形貌和成分进行表征。
3. 电学性能测试：采用介电常数测试仪和四探针法测试样品的介电常数和电导率，研究Co掺杂对Bi5Ti3FeO15电学性能的影响。
结果与讨论通过XRD和SEM的测试结果显示，Co掺杂对Bi5Ti3FeO15的晶体结构和形貌均有一定影响。
随着Co掺杂浓度的增加，样品的晶粒尺寸逐渐减小，晶体结构变得更加均匀致密。
EDS测试结果表明，样品中Co元素成功掺杂进入了Bi5Ti3FeO15的晶格中。
在电学性能方面，随着Co掺杂浓度的增加，样品的介电常数和电导率均呈现出不同程度的增加。
且在一定范围内，随着掺杂浓度的增加，电学性能的提高呈现出先增加后减小的趋势，表明适量的Co掺杂可以有效地提高Bi5Ti3FeO15的电学性能。
这种现象的出现可以归因于Co元素的掺杂引起了晶格结构的畸变，导致了电荷不均匀分布和极化强度的增加，从而提高了材料的介电常数和电导率。