多孔材料在锂钠离子电池负极材料的应用
介孔／多孔状结构SnO2锂离子电池负极材料的研究进展
广 州化 工
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介孔／ 多孔 状 结构 ＳＯ ｎ ２锂 离子 电池 负极 材 料 的研 究进展 木
贾铁 昆 ，王晓峰 ，刘 红飞 ，廖桂华 ，刘 缙
（ １洛 阳理 工 学院材料 科 学与 工程 系，河南 洛 阳 ４ １２ ；２武 汉理工 大 学材 料 复合新技 术 国家重点 实验 室， ７０ ３ 湖北 武 汉 ４ ０ ７ ） ３００
１０ ｍ ／ ， 径 为 ０ ３ ｍ ／ 。介 孑 ｎ 米 晶 组 装 成 电池 ， ６ ｇ孔 ．４ｃ ｇ Ｌ Ｏ 纳 Ｓ 在 充 电 电压 ０—１２Ｖ、 电 电 流 密度 ４０ｍＡ ｇ 件 下 进 行 充 放 电 ． 充 ０ ／ 条
电化学性能进行研究 ， 相关结果已经 申请 国家发明专利 。 通过以上综述 电纺 丝法 、 板法 和水 热／ 剂热法 制备 多 模 溶 孔／ 介孔 Ｓ Ｏ ｎ 的特点 ， 我们认为 ， 水热 法／ 溶剂热合成方法简单 、 易行 ， 过调整Ｔ艺参数 ， 制水热 或溶剂化 过程 ， 用结晶 一 通 控 利 溶 解 一结 晶或 奥 斯 瓦 尔 多 熟 化 机 理 ， 得 多 孔／ 孑 结 构 。该 方 获 介 Ｌ 法 无 须后 续 的高 温热 处 理 Ｔ艺 ， 保证 产物 结 构 的稳定 性 ， 种 可 是一 大面积 、 高产率获得较 为理想 的多孔／ 介孔 Ｓ Ｏ 方法 ， 成产物 ｎ， 合
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多孔材料在锂钠离子电池负极材料的应用
多孔材料在锂钠离子电池负极材料的应用随着电动汽车和可再生能源的迅速发展，锂钠离子电池作为一种高性能的储能设备，受到了广泛的关注。
负极材料是锂钠离子电池中起到储存和释放锂钠离子的重要组成部分。
多孔材料因其独特的结构和性能，被广泛研究和应用于锂钠离子电池的负极材料中。
多孔材料的应用可以在以下几个方面发挥重要作用：1.增加材料的表面积：多孔结构可以显著增加材料的比表面积，从而提高锂钠离子的储存和释放速度。
通过增加电极材料的比表面积，可以提高电极与电解液之间的接触面积，从而增加锂钠离子的扩散速率。
此外，多孔材料还可以增加锂钠离子的储存空间，提高电极的储能容量。
2.促进离子传输：多孔材料具有高度的孔隙度和孔径分布，可促进锂钠离子的快速传输。
多孔结构中的孔隙可以提供锂钠离子的通道，减少离子传输的阻力，并提高离子的扩散速率。
同时，多孔材料还可以减轻锂钠离子与电极材料的机械冲击，从而提高电极的稳定性和循环寿命。
3.改善电极的机械性能：多孔材料具有较好的柔性和可塑性，可以有效缓解电极材料由于锂钠离子的嵌入和脱嵌引起的体积变化。
锂钠离子电池的充放电循环过程中，电极材料会发生体积的膨胀和收缩，导致机械应力的积累，从而降低电极的稳定性和循环寿命。
而多孔材料的柔性和可塑性可以减轻机械应力的积累，保持电极的结构完整。
多孔材料在锂钠离子电池的负极材料中的应用已经取得了一定的进展。
例如，二氧化钛多孔材料具有良好的导电性和化学稳定性，可以作为锂钠离子电池的负极材料。
石墨烯多孔材料由于其高比表面积和良好的导电性，也得到了广泛的研究和应用。
此外，锂钠离子电池的其他负极材料，如磷酸铁锂、氧化钒等，也可以通过调控结构和添加多孔材料的方式来改善其性能。
总之，多孔材料作为锂钠离子电池负极材料的一种重要组成部分，可以提高电极材料的比表面积，促进锂钠离子的传输，并改善电极的机械性能。
随着多孔材料的进一步研究和应用，相信多孔材料将在锂钠离子电池领域发挥出更大的作用，推动电池技术的进一步发展和应用。
钠离子电池负极材料的研究进展
第53卷第2期 辽 宁 化 工 Vol.53，No. 2 2024年2月 Liaoning Chemical Industry February，2024基金项目： 国家自然科学基金（项目编号：22073069、21773082）；浙江省博士后择优资助项目（项目编号：ZJ2022023）。
收稿日期： 2023-02-11 作者简介： 朱鑫鑫（1997-），女，河南省商丘市人，硕士，2023年毕业于温州大学化学与材料工程学院，研究方向：物理化学。
钠离子电池负极材料的研究进展朱鑫鑫，丁益宏*，王鹏，褚莹，曾天标*（温州大学，浙江 温州 325035）摘 要： 可充电锂离子电池在世界范围内广泛应用于电子设备、电动汽车和固定储能等系统，但是，锂资源有限且成本较高，难以满足日益增长的需求，因此，研究开发廉价且性能优异的二次离子电池是当前的研究热门课题之一。
钠离子电池和锂离子电池具有相似的工作原理，且钠资源丰富、原材料成本低，有望成为锂离子电池的互补或替代品。
钠离子电池负极材料的开发相对滞后，在很大程度上限制了钠离子电池的商业化进程。
综述了当前钠离子电池负极材料的研究现状，分析了新型钠离子电池负极材料的优缺点，指出了钠离子电池负极材料的研究方向，并对前景作出了展望。
关 键 词：钠离子电池；负极材料；研究进展中图分类号：TM912 文献标识码： A 文章编号： 1004-0935（2024）02-0244-06钠离子电池几乎与锂离子电池同时问世于20世纪70年代，但二者的研究历程略有不同。
钠硫电池是率先出现的钠二次电池，以单质硫和金属钠为正负极，β-氧化铝为固态电解质，工作温度为300~350 ℃[1]。
这种高温钠硫电池的能量密度为150~240 Wh ·kg -1，循环寿命达2 500次。
为了提高钠二次电池的安全性，人们对室温钠离子电池进行了研发，采用了与研究锂离子电池类似的思路。
但到了20世纪80年代末期，钠离子电池的研究遇冷，相关研究几乎停滞，主要在于难以找到合适的负极材料。
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。
多孔材料的制备及应用前景
多孔材料的制备及应用前景随着科技的进步，多孔材料在各个领域得到了越来越多的应用。
它具有优异的特性，如高比表面积、良好的化学稳定性、可调控的孔径和孔结构等。
因此，多孔材料在能源存储、环境污染治理、医学和化学等领域有广泛的应用前景。
一、多孔材料的制备方法多孔材料可以分为有机和无机两类。
有机多孔材料一般由高分子单体或聚合物通过溶剂挥发、热处理、自组装等方法制备而成。
其中常见的有孔材料有纳米孔材料、介孔材料和大孔材料。
无机多孔材料则由金属氧化物、纳米材料、金属有机框架（MOF）等无机化合物制备而成。
其中，MOF材料是近年来研究的热点，具有高比表面积、可调控的孔径和结构等优异特性，被广泛应用于催化剂、吸附材料和气体分离等领域。
二、多孔材料的应用前景1. 能源存储多孔材料在能源存储领域有着很大的应用前景。
例如，介孔碳材料可以作为超级电容器的电极材料，因其具有高比表面积、导电性好等优异特性。
而气凝胶则可以作为锂离子电池的负极材料，其高比表面积和孔径大小可以增强锂离子的扩散效率，提高电池的性能。
此外，金属有机框架（MOF）还可以作为氢气和甲烷的存储材料，因其具有高比表面积和可调控的孔径，能够提高气体的存储量。
2. 环境污染治理多孔材料在环境污染治理领域也有广泛的应用前景。
例如，纳米孔材料可以作为吸附剂对废水中的有机物进行吸附，去除水中的有害物质。
而金属有机框架可以作为催化剂，对废气中的有害物质进行转化降解，净化空气。
此外，大孔材料可以作为人工湿地的填料，对废水进行处理，实现水质净化。
3. 医学应用多孔材料在医学领域也有着广泛的应用前景。
例如，介孔材料和纳米孔材料可以作为药物的载体，将药物包裹在材料内部，保护药物不被分解和降解，提高药物的生物利用度和疗效。
而金属有机框架可以作为分子筛进行分子识别和分离，实现药物的精准输送和靶向治疗。
4. 化学领域多孔材料在化学领域也有着广泛的应用。
例如，氧化硅多孔材料可以作为催化剂，参与有机合成反应，促进反应的进行。
钠离子电池 负极材料
钠离子电池负极材料钠离子电池是一种新型的电池技术，其负极材料起到了关键的作用。
在钠离子电池中，负极材料主要用于存储和释放钠离子，从而实现电池的充放电过程。
钠离子电池的负极材料主要有三种：碳材料、金属材料和合金材料。
碳材料是最常用的负极材料之一。
由于碳材料具有良好的导电性和化学稳定性，能够有效地嵌入和脱嵌钠离子。
其中，石墨是一种常用的碳材料，具有较高的电导率和嵌钠容量。
此外，石墨烯、多孔碳和碳纳米管等碳材料也被广泛研究和应用于钠离子电池中。
金属材料是另一种常见的负极材料。
金属材料能够通过电化学反应嵌入和脱嵌钠离子。
目前，铝和锌等金属材料已经在钠离子电池中得到应用。
与碳材料相比，金属材料具有更高的嵌钠容量，但其循环稳定性和倍率性能有待进一步提高。
合金材料是一种新兴的负极材料。
合金材料由不同的金属或金属氧化物组成，能够实现可逆的嵌钠反应。
以硅合金为例，其嵌钠容量远高于碳材料和金属材料，但由于硅材料容量膨胀过大，在充放电过程中容易发生结构破坏，导致电池循环寿命降低。
因此，如何改善合金材料的循环稳定性是当前研究的热点问题。
除了上述的负极材料，还有一些其他的材料也被研究用于钠离子电池的负极，如二硫化钼、磷酸铁锂等。
这些材料在钠离子电池中具有一定的嵌钠容量和循环稳定性，但其电化学性能和工程可行性仍需进一步研究和验证。
总的来说，钠离子电池的负极材料在电池性能和应用领域上起着至关重要的作用。
不同的负极材料具有各自的优势和局限性，需要根据具体的应用需求进行选择和优化。
随着技术的不断进步和研究的深入，相信钠离子电池的负极材料将会有更多的突破和创新，为能源存储领域带来更多的可能性。
多孔材料在锂钠离子电池负极材料的应用
多孔材料在锂钠离子电池负极材料的应用随着可再生能源的快速发展和电动汽车的普及，锂钠离子电池作为目前最主要的电池技术之一，对于能源储存和利用具有重要的意义。
而电池的性能主要取决于正负极材料的性能。
近年来，多孔材料在锂钠离子电池负极材料中得到了广泛的应用，并取得了显著的研究成果。
多孔材料具有自身特殊的孔结构和较大的比表面积，这些特性使得多孔材料在锂钠离子电池负极材料的应用具备很多优势。
首先，多孔材料可以提供更多的活性材料的接触面积，有效提高电池的效率和储能密度。
其次，多孔材料具有较好的离子传输性能，可以有效提高电池的充放电速率和循环稳定性。
此外，多孔材料还具有较好的机械稳定性和化学稳定性，有助于电池的长寿命和安全性能。
1.石墨烯材料：石墨烯作为一种新型的多孔材料，具有较高的电导率和较大的比表面积。
石墨烯材料的多孔结构可以提供更多的活性材料接触面积，同时有助于离子的快速传输。
石墨烯多孔材料可以作为锂钠离子电池负极的封装材料，以提高电池的循环稳定性和容量保持率。
2.碳材料：碳材料是常用的多孔材料，具有较好的导电性能和稳定性。
碳纳米管、炭黑、多孔炭等多孔碳材料在锂钠离子电池负极材料中得到了广泛的研究和应用。
多孔碳材料可以提供更多的活性材料接触面积和离子传输路径，从而改善电池的性能。
3.二维材料：二维材料具有特殊的层状结构和较大的比表面积，可以提供更多的活性材料接触面积，有利于离子的传输和储存。
石墨烯、过渡金属硫化物等二维材料在锂钠离子电池负极材料中的应用也受到了广泛的关注。
多孔二维材料可以通过调控孔径和孔分布来优化电池的性能。
4.金属氧化物：金属氧化物作为一类重要的负极材料，其表面形成的氧化膜可以提供更多的活性材料接触面积和离子传输通道。
金属氧化物中的多孔材料，如二氧化钛、氮化钛、二氧化锰等，可以通过控制孔结构和孔尺寸来改善电池的性能。
综上所述，多孔材料在锂钠离子电池负极材料中具有广泛的应用前景。
通过调控孔结构和孔尺寸，可以优化电池的充放电性能、循环稳定性和容量保持率。
钠离子电池金属氧化物负极材料
一、概述钠离子电池作为一种新型的能源储存设备，具有成本低、资源丰富等优势，已经受到广泛关注。
金属氧化物作为钠离子电池的负极材料之一，具有较高的钠离子储存能力，对于钠离子电池的性能具有重要影响。
本文主要讨论钠离子电池金属氧化物负极材料的研究现状及发展趋势。
二、钠离子电池金属氧化物负极材料的研究现状1. 碳基材料碳基材料作为一种优良的电化学负极材料，其导电性能和稳定性较好，已经成为钠离子电池负极材料的研究热点。
通过掺杂或调控碳基材料的结构，可以有效提高其钠离子储存性能。
2. 金属氧化物金属氧化物具有较高的理论储钠容量和较好的结构稳定性，因此在钠离子电池中具有广泛的应用前景。
目前，钛酸钠、锰氧化物、钒氧化物等金属氧化物负极材料的研究较为深入，取得了一定的进展。
三、钠离子电池金属氧化物负极材料的性能提升策略1. 结构调控通过合成方法和工艺优化，调控金属氧化物的晶格结构和形貌，可以有效提高其导电性能和离子扩散速率，从而提高钠离子储存性能。
2. 杂质掺杂通过掺杂合适的杂质元素，可以改变金属氧化物的电子结构和晶格稳定性，提高其钠离子储存的动力学性能。
3. 纳米化将金属氧化物材料制备成纳米级粒径，可以增加其比表面积，提高其钠离子储存的活性位点，从而提高电池的性能。
四、钠离子电池金属氧化物负极材料的发展趋势1. 复合材料将金属氧化物与碳基材料等复合，可以充分发挥两者的优势，进一步提高钠离子电池的能量密度和循环寿命。
2. 多功能材料研发具有多功能性能的金属氧化物材料，如兼具钠离子储存和催化氧化还原性能的材料，可以拓展钠离子电池的应用领域。
3. 理论计算结合第一性原理计算和材料模拟技术，预测和设计新型金属氧化物材料的结构和性能，加快新材料的开发和应用。
五、结论钠离子电池金属氧化物负极材料的研究仍处于探索阶段，但已经取得了诸多进展。
未来在结构调控、材料设计和合成方法等方面的不断创新将进一步提高钠离子电池的性能和稳定性，推动钠离子电池在能源储存领域的应用。
生物质多孔石墨碳
生物质多孔石墨碳，一种由生物质衍生的新型碳材料，因其优异的电化学性能和丰富的孔结构，在能源存储和转换领域备受关注。
这种材料的合成通常涉及生物质的热解、活化和碳化过程，可以利用可再生生物资源，如木质纤维、农作物秸秆、林业废弃物等。
生物质多孔石墨碳具有以下几个主要特点：1. 高比表面积和丰富的孔结构：生物质多孔石墨碳通常具有较高的比表面积，可达数百甚至上千平方米每克。
这种高比表面积为电荷存储和离子传输提供了更多的活性位点，有利于提高电极材料的电化学性能。
此外，生物质多孔石墨碳通常具有丰富的孔结构，包括微孔、介孔和大孔，这种多孔结构可以促进电解质的渗透和扩散，有利于提高电池的倍率性能和循环稳定性。
2. 优异的电化学性能：生物质多孔石墨碳具有优异的电化学性能，包括高比容量、良好的循环稳定性和倍率性能。
这种材料可以作为锂离子电池、钠离子电池、钾离子电池等多种电池的负极材料，具有较高的理论容量和优异的实际容量。
此外，生物质多孔石墨碳还具有良好的导电性，可以减少电池的内阻，提高电池的能量密度。
3. 环境友好性和可再生性：生物质多孔石墨碳的合成通常利用可再生生物资源，如木质纤维、农作物秸秆、林业废弃物等。
这种材料的合成过程通常不涉及有害化学物质，具有较好的环境友好性。
此外，生物质多孔石墨碳可以循环利用，进一步减少了对环境的污染。
生物质多孔石墨碳的应用前景十分广阔，主要集中在以下几个领域：1. 储能电池：生物质多孔石墨碳是一种很有前途的储能电池负极材料，具有优异的电化学性能和较高的理论容量。
这种材料可以用于锂离子电池、钠离子电池、钾离子电池等多种电池，具有较高的能量密度和良好的循环稳定性。
2. 超级电容器：生物质多孔石墨碳也可以用作超级电容器的电极材料。
这种材料具有较高的比表面积和丰富的孔结构，可以提供大量的电荷存储位点。
此外，生物质多孔石墨碳具有良好的导电性，可以减少超级电容器的内阻，提高其能量密度和功率密度。
《基于羰基的多孔有机聚合物在锂离子电池中的应用》范文
《基于羰基的多孔有机聚合物在锂离子电池中的应用》篇一一、引言随着科技的发展，能源存储技术已成为现代社会不可或缺的一部分。
锂离子电池因其高能量密度、长寿命和环保特性，在电动汽车、便携式电子设备等领域得到了广泛应用。
在锂离子电池的研发中，正极材料起着关键作用，其性能直接影响着电池的整体性能。
近年来，基于羰基的多孔有机聚合物因其独特的结构和性质，在锂离子电池正极材料领域展现出巨大的应用潜力。
本文将探讨基于羰基的多孔有机聚合物在锂离子电池中的应用。
二、羰基多孔有机聚合物的结构与性质羰基多孔有机聚合物是一类具有高度多孔性和大比表面积的聚合物材料。
其独特的结构特点使其具有良好的化学稳定性和热稳定性。
羰基基团的存在使得该类聚合物具有较高的电导率和良好的离子传输性能，这为其在锂离子电池中的应用提供了良好的基础。
三、羰基多孔有机聚合物在锂离子电池中的应用1. 正极材料：羰基多孔有机聚合物因其大比表面积和良好的电导率，可作为一种优秀的锂离子电池正极材料。
其羰基基团能与锂离子发生可逆的氧化还原反应，从而储存和释放能量。
通过合理设计聚合物的结构，可以进一步提高其电化学性能，提高锂离子电池的能量密度和循环稳定性。
2. 电解质添加剂：羰基多孔有机聚合物还可作为锂离子电池电解质添加剂，通过改善电解质的润湿性和离子传输性能，提高电池的充放电性能和安全性。
此外，其多孔结构还能吸附电解液，提高电解液的利用率。
3. 固态电解质：固态电解质具有较高的安全性和较长的循环寿命，是锂离子电池的重要研究方向。
羰基多孔有机聚合物可作为一种固态电解质的候选材料，其羰基基团能与锂离子形成稳定的化合物，提高固态电解质的离子传输性能。
四、研究进展与展望近年来，关于羰基多孔有机聚合物在锂离子电池中的应用研究取得了显著进展。
科研人员通过调整聚合物的结构、优化合成工艺等方法，提高了其电化学性能。
然而，仍存在一些挑战需要克服，如提高材料的循环稳定性、降低生产成本等。
mxene 钠电 负极
mxene 钠电负极MXene是一种具有许多优异性能的二维材料，被广泛应用于电化学储能领域。
其中，MXene钠电负极是一种用于钠离子电池的电极材料。
本文将从MXene钠电负极的起源、结构特点、性能改进以及应用前景等方面进行详细探讨。
MXene材料是由于2011年的时候一位美国德克萨斯大学奥斯汀分校的科学家Dmitry D. et al首次提出的，MXene是一种二维层状结构的纳米材料，由金属硅氮烯或碳钛硅氮烯等组成。
其结构特点是具有多孔结构，同时层状的结构使其具有较高的表面积，这使得MXene材料具有良好的电容性能。
MXene钠电负极是以MXene材料为基础制备的钠离子电池的负极材料。
MXene钠电负极的制备通常采用化学剥离和电化学氧化还原等方法。
具体过程是先使用化学剥离法将MXene材料从硅、氮等官能团中剥离出来，然后通过电化学还原使其层状结构展开并形成基材。
最终得到的MXene钠电负极具有高比容量和良好的循环性能。
此外，MXene钠电负极还具有良好的导电性和化学稳定性，能够满足钠离子电池对电极材料的要求。
MXene钠电负极的性能可以通过改变其结构和组分来实现进一步的改进。
一种常见的方法是通过改变MXene材料的层数和官能团来调节其电化学性能。
例如，通过控制化学剥离条件，可以得到不同层数的MXene材料，从而实现对比容量和循环性能的调控。
此外，还可以通过控制MXene材料的官能团，如硅氧化物、氰基等的引入来改变其电化学性能。
MXene钠电负极具有良好的应用前景。
首先，钠离子电池作为锂离子电池的替代品，具有资源丰富、成本低廉的特点。
因此，MXene钠电负极作为钠离子电池的重要组成部分，可以满足人们对大容量、高性能电池的需求。
其次，MXene材料具有多孔结构和较高的表面积，可以有效提高电极材料的可充放电容量和循环寿命。
此外，MXene材料还具有良好的导电性和化学稳定性，适用于高电流密度和长循环寿命的电池应用。
钠离子电池的负极材料及其性能研究
钠离子电池的负极材料及其性能研究钠离子电池是一种新型二次电池，其正极材料主要是氧化物或硫化物，而负极材料则是非常重要的组成部分。
负极材料的性能直接影响到钠离子电池的循环性能、储能密度和安全性等关键指标。
目前，钠离子电池的负极材料主要有碳材料、合金材料和钠离子储存材料等。
1. 碳材料碳材料是一种常用的负极材料，具有良好的电导率和化学稳定性。
其中，石墨是最常见的碳材料之一，由于其层状结构可以嵌入钠离子，因此具有较高的钠离子储存能力。
石墨负极材料的主要优点是容量保持率较高，循环稳定性好。
此外，多孔石墨材料在钠离子电池的应用也得到了广泛研究，具有更高的比表面积和更好的扩散性能。
2. 合金材料合金材料是一种由钠（Na）和其他金属组成的化合物，具有较高的比容量。
目前常用的合金材料有锡（Sn）、硅（Si）和锑（Sb）等。
锡是一种具有良好钠离子嵌入性能的负极材料，其嵌入化学反应可通过Sn + Na ⇄ Na+ + Sn-进行描述。
锡的相对分子量较大，因此具有较高的比容量，但容量衰减较快，循环稳定性差。
硅是一种具有更高比容量的负极材料，且容量衰减较锡慢，但其体积膨胀较大，导致电极材料结构破裂，因此循环寿命较短。
锑是一种相对稳定的合金材料，具有较高的比容量和较好的循环性能，但其比容量相对较小。
3. 钠离子储存材料钠离子储存材料是一种能够嵌入和释放钠离子的化合物，具有较高的比容量和良好的循环稳定性。
其中，钛酸盐材料是一类常用的钠离子储存材料，具有高比容量、优异的电化学性能和很好的结构稳定性。
钛酸盐材料的嵌入反应可通过Na+xTiO2 ⇄ NaxTiO2描述，其中x为0至1之间的可调参数。
此外，磷酸盐和氧化磷酸盐等材料也具有较高的嵌入容量，但其循环性能相对较差。
负极材料的性能研究主要包括容量、循环稳定性和安全性等方面。
1. 容量负极材料的容量代表着其储存钠离子的能力，通常以单位质量或单位体积容量来衡量。
对于碳材料来说，其容量主要由其比表面积和层间间隙大小决定。
金属有机框架材料在电池材料中的应用
金属有机框架材料在电池材料中的应用随着人们对环境保护和新能源的需求增加，电池技术的研究和发展变得日益重要。
金属有机框架材料（Metal-Organic Frameworks，MOFs）作为一种新型的多孔材料，在电池材料方面展现了巨大的潜力。
本文将讨论金属有机框架材料在电池材料中的应用，并探讨其可能的发展前景。
一、简介金属有机框架材料是由金属离子和有机配体通过配位键连接而成的晶体结构材料。
它具有高度可调性、多孔性和表面积大等特点。
这些特性使其在电池材料领域具备许多有利条件。
二、金属有机框架材料在锂离子电池中的应用1. 负极材料金属有机框架材料可以用作锂离子电池的负极材料。
其多孔结构可以提供更大的表面积，增加与锂离子的接触面积，从而提高电池的储能能力。
此外，金属有机框架材料还具有优良的导电性和嵌入/脱嵌锂离子的能力，使其成为一种有潜力的负极材料。
2. 正极材料金属有机框架材料在锂离子电池的正极材料方面也有应用前景。
通过调控金属离子和有机配体的选择以及结构构筑，可以实现对正极材料的改性和优化。
例如，一些金属有机框架材料具有良好的离子传输性能和储锂容量，可用于提高电池的能量密度和循环稳定性。
三、金属有机框架材料在钠离子电池中的应用除了锂离子电池，金属有机框架材料还可以在钠离子电池中发挥作用。
钠离子电池作为一种新兴的可替代锂离子电池的能源存储技术，对材料的需求也在不断增加。
金属有机框架材料由于其结构可调性和多孔性，可被设计为适合钠离子嵌入/脱嵌的正负极材料，从而提高钠离子电池的性能。
四、金属有机框架材料在其他电池材料中的应用除了锂离子电池和钠离子电池，金属有机框架材料还可以在其他类型的电池材料中发挥作用。
例如，金属有机框架材料可以作为超级电容器的电极材料，用于储存和释放大功率能量。
此外，金属有机框架材料还可以用于燃料电池、锌离子电池等其他能源存储和转换领域。
五、发展前景金属有机框架材料在电池材料中的应用是一个相对较新的研究领域，但其潜力巨大。
煤沥青基多孔碳的制备及其储能应用研究
煤沥青基多孔碳的制备及其储能应用研究煤沥青基多孔碳是一种具有优异储能性能的新型碳材料。
煤沥青作为一种重要的化石燃料，在经过热解等处理后，可以转化为高比表面积的多孔碳材料。
这种多孔碳材料具有孔隙结构丰富、比表面积大、导电性好等特点，因此被广泛应用于储能领域。
煤沥青基多孔碳的制备过程主要分为两个步骤：煤沥青的热解和活化处理。
首先，煤沥青在高温条件下进行热解，产生碳质产物。
这一步骤可以通过缓慢升温的方法实现，以避免碳质产物的过度热解。
接下来，采用化学活化或物理活化的方法对热解产物进行处理，以增加其比表面积和孔隙量。
化学活化常使用的活化剂包括氢氧化钾、磷酸和水蒸气等，而物理活化则通过控制活化温度和活化时间等条件来调控产物的孔隙结构。
煤沥青基多孔碳材料具有优秀的储能性能，主要体现在以下几个方面：1.高比表面积：煤沥青基多孔碳材料具有较大的比表面积，可以提供更多的活性表面，有效提高储能材料与电解液之间的接触面积，提高电化学反应速率。
2.丰富的孔隙结构：多孔碳材料具有丰富的孔隙结构，包括微孔、介孔和大孔等。
这些孔隙不仅有利于储存电解质离子和电荷，还可以提供快速的离子迁移通道，提高电化学性能。
3.良好的导电性：煤沥青基多孔碳材料具有良好的导电性，使得电荷在材料中能够快速传输，降低内阻，提高能量存储效率。
煤沥青基多孔碳材料在储能领域有着广泛的应用前景。
首先，它可以作为超级电容器的电极材料，用于储存电能。
由于多孔碳材料具有高比表面积和良好的导电性，能够实现高电容和高能量密度的储能性能。
其次，煤沥青基多孔碳材料还可以用作锂离子电池和钠离子电池的负极材料。
研究表明，多孔碳材料可以提供较高的锂离子或钠离子嵌入、脱嵌容量，具有良好的循环稳定性和电化学性能。
此外，煤沥青基多孔碳材料还可以用于超级电容器-锂离子电池混合储能系统，充分发挥两种储能装置的优势，实现高效能量存储和利用。
总之，煤沥青基多孔碳的制备及其储能应用研究具有重要意义。
材料科学研究——多孔材料的制备及应用
材料科学研究——多孔材料的制备及应用1.引言作为制造业和高科技工业的基础，材料科学一直处于高速发展之中。
多孔材料是一种具有很多空隙或孔隙的材料，它们在表面积、孔径、孔隙率等方面具有特殊的物理化学特性，可以应用在能源、环保、生物医学和新能源储存等领域。
2.多孔材料的制备2.1 物理法多孔材料的制备方法可以分为物理法、化学法和生物法。
物理法适用于一些易于制备材料和基础材料较为单一的多孔材料。
物理法主要有凝胶法、模板法、相转化法、溶剂挥发法等。
2.2 化学法化学法多用于制备高级多孔材料，具有很高的可控性。
常见的化学法制备多孔材料有溶胀法、氧化物转化法、模板法、微乳液法、溶胶-凝胶法等。
2.3 生物法生物法是通过模仿生物体内食物颗粒的自组装机能来制备多孔材料，生物法制备的多孔材料在生物医学、环保以及催化剂等领域具有很多应用。
3.多孔材料的应用3.1 催化剂多孔材料的高比表面积、孔径和孔隙率为其在催化剂领域的应用提供了广泛的可能性。
多孔材料可以成为高效催化剂的载体，提高催化剂的稳定性和效率。
例如，金属-有机骨架材料是一种新型的多孔材料，它在催化剂领域的研究和应用具有很高的潜力。
3.2 电池材料多孔材料还可以作为电池材料的负极和正极原料。
比如，多孔碳材料可以用作锂离子电池的负极材料，因其表面积大、导电性好，可提高电池的能量密度和循环寿命。
3.3 环境保护多孔材料可以用于环境保护领域的废水处理和二氧化碳捕获与转化。
例如，金属有机骨架材料可以用于废水处理，具有高效吸附多种有机物和重金属离子的功能。
同时，多孔材料可以用于二氧化碳捕获和转化，以解决气候变化和能源危机等问题。
3.4 生物医学多孔材料在生物医学领域也有广泛的应用。
例如，多孔陶瓷材料可以用于人工骨骼修复；多孔生物可降解聚合物可以作为人工血管等医学器械的基材；外科义肢的制作也可以使用多孔材料。
4.总结多孔材料作为一种有着特殊物理化学性质的材料，在能源、环保和生物医学等领域有着广泛的应用。
锂离子电池负极材料的分类
锂离子电池负极材料的分类
锂离子电池负极材料的研究和开发以及拓宽其应用范围一直得到广泛关注，其中，材料广泛用于提高锂离子电池的性能。
锂离子电池负极材料的分类有很多，可以根据材料的特性，按元素成分，结构组成，表面活性剂含量等不同方式进行分类。
元素成分可以分为碳材料，金属材料，金属氧化物材料，碳金属复合材料，混合碳材料，混合金属氧化物材料，混合金属氧化物碳复合材料等。
结构组成可分为纳米结构材料，固体电解质材料，晶体分类材料，膜状材料，液体电解质材料，多孔材料等。
表面活性剂含量可分为络合物材料，含活性组分材料，含活性添加剂材料，不含活性添加剂材料等。
本文综述了锂离子电池负极材料的分类，以期为锂离子电池的研究和开发提供参考。
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多孔材料在锂钠离子电池负极材料的应用HUNAN UNIVERSITY 课程论文论文题目多孔材料在锂/钠离子电池负极材料的应用学生姓名张成智学生学号 B1513Z0359学院名称材料科学与工程学院指导老师刘金水2016年7月2日多孔材料在锂/钠离子电池负极材料的应用多孔材料，如多孔炭已广泛应用在催化、吸附分离、Li/Na离子电池负极材料等领域。
近年来，多孔材料的应用潜力被进一步挖掘，已拓展到微电子学，分子/光学器件学，生物医学等高新技术领域。
随着材料技术的发展，人们对多孔材料的功能应用提出了更多要求，多孔材料的功能化与新应用的开发已经成为当前孔材料领域的研究热点之一。
这些所有的应用都离不开多孔材料发达的孔隙结构。
本文主要致力于多孔材料在Li/Na离子电池负极材料的应用。
关键词：多孔材料、孔隙结构、Li/Na离子电池负极材料1、介绍多孔材料作为材料科学的一个重要分支，对我们的科学研究、工业生产以及日常生活等方面均具有极其重要的意义。
广义的多孔材料是指具有大比表面积、低密度、低热导率、低相对密度、高孔隙率等特点的，富含孔结构的材料。
近年来，关于多孔材料的制备研究受到了广大科研工作者的广泛关注。
目前无论是制备方法的改善和创新，还是物理性能的开发和利用，都取得了长足的进展，这也为新型多功能材料的制备与开发开辟了一条新的途径。
多孔材料，无论是从微孔、介孔到大孔，在工业催化、吸附分离、离子交换、主客体化学等领域都得到了广泛地研究和应用，尤其是作为高效催化剂及催化剂载体，它们引导了石油化工领域的巨大进步。
与此同时，随着各学科间的相互交叉渗透，多孔材料的功能化应用已经延伸到微电子学，分子/光学器件学以及药学/生物学等高新技术领域。
当今，绿色、节能、高效已成为材料技术发展的主流趋势，人们也对机多孔材料的功能提出了更多要求，开发多孔材料在光，电，磁以及催化领域的应用已成为科研工作者的重要任务，无机多孔材料的功能化和组装为此提供了更多发展机会。
多孔材料名目繁多，既有单一组成的，又有多组分的，用途也各不相同。
根据其孔道结构的规则程度可分为：1）具有不规则孔道结构无机多孔材料，例如：活性炭材料，多孔陶瓷材料，大孔氧化硅以及多孔氧化铝等；2）具有规则孔道结构的多孔材料，如微孔分子筛材料（硅铝酸盐、磷酸盐、锗酸盐）、介孔分子筛材料、杂化金属有机骨架（MOFs）材料等。
其中，具有规则孔道结构的多孔材料在工业择形催化、主客体组装、光电磁学等高新科技领域有着更优异的应用前景，引起了人们对这类材料相关研究的浓厚兴趣和重视[1]。
针对这类孔道结构规则、孔道尺寸大小确定、走向一定、形状规整的多孔材料，国际纯粹和应用化学联合会（IUPAC）按照其孔道尺寸(d)大小分为以下三大类[2]：1、微孔材料(d<2nm)，如微孔分子筛材料、MOFs 材料；2、介孔材料(2 nm< d <50 nm)，如硅基介孔材料、金属氧化物介孔材料以及碳和高分子介孔材料；3、大孔材料(d>50 nm)，如大孔氧化铝和大孔氧化硅材料。
此外，多级孔材料（微孔-介孔、微孔-大孔、微孔-介孔-大孔）作为多孔材料研究的又一新研究热点，是新一代高功能电极、催化材料的代表。
2、多孔材料在电极材料中的应用2.1 多孔硅基负极材料由于硅材料有着4200mA/g的理论容量以及低的工作电压（~0.5v 对比Li/Li+）硅被认为是关键潜在的电池负极材料[3-6]。
但是，在电极过程（充放电）中，硅电极材料存在巨大的体积变化（~400%），导致电极材料的粉化以及能量的快速衰减[3,6-9]。
为了克服这个问题，研究者在设计多孔或者纳米结构的硅基材料方面做了很多工作。
比如，Tianwen Zhang[10]等人用“归中反应”如图1，合成了一种多孔的纳米硅集合体，形成直径为10-100nm的孔，其用于锂离子电池负极材料表现为高的可逆容量（3224mA/g在0.36A/g）以及良好的循环稳定性（500次循环~90%的能量保持率以及在电流密度在1. 8A/g下循环1000次，能量保持率可达69%）。
通过BET分析得出用此方法制得的材料孔径范围主要分布在10-100nm之间，如图2，这些孔结构提供了更多的储锂位点，并且方便电解液浸入电极材料，提高了锂离子的传输速度。
但是由此方法制得的材料在长周期循环下倍率性能并不是很好，并且没有给出在嵌锂和脱锂过程中的体积变化。
M yungbeom Sohn[11]等人用“Simultaneous Alkaline Etching”方法如图3（其TEM如图4），制得的Si/C复合多孔材料，此方法制得的材料不仅有着良好的相互性能、倍率性能和高的尺寸稳定性，在嵌锂和图1 (a) Flow chart of the process for synthesizing PSNAs. (b) Schematic illustration of the formation of a PSNA.图2 The pore-size distribution calculated from the desorption branch.脱锂过程中体积变化只有16%。
通过BET分析得到孔径分布，如图5可知孔结构主要是50nm左右的微孔组成。
图3 Schematic illustration of synthesizing (a) non-porous Si–C composite through annealing (heating and cooling) and (b) porous Si–C composite by etchingnon-porous Si–C in alkaline solution for times of T1 (105 min) and T1 + T2 (115 min).图4 Powder SEM images of (c) ball-milled Si, (d) non-porous Si–C, and (e) porous Si–C composite (T1 + T2).Cross-sectional SEM images of (f) non-porous Si–C, (g) less porous Si–C (T1), and (h) porous Si–C (T1 + T2).图5 (a) N2 adsorption-desorption isotherms and (b) pore size distributi-ons of non-porous and porous Si-C composites.如图6表示出有孔与无孔电极材料在充放电过程中的体积变化。
图6 Cross-sectional FESEM images of (a) non-porous and (b) porous Si–C electrodes during the first cycle.由此可见，设计合理的孔结构对电极材料性能的影响是非常巨大的。
2.2锡基多孔负极材料如今商业化的锂离子电池的负极材料就是炭材料，炭材料以它优良的安全性、稳定性成为锂离子电池负极材料中必不可少的材料之一，结晶度很高的炭材料可以作为锂离子电池的负极材料，但是不能作为钠离子电池的，由于钠离子的半径比锂离子的要大。
但是并不是炭材料就不能作为钠离子电池的负极材料，我们只需将炭材料改性即可，比如做成多孔炭材料，膨胀石墨或者与其他材料复合形成特殊结构的复合材料。
如Zhou Mandi[12]等人合成了如图7、8，碳包覆的纳米锡球，这种具有核壳结构的锂离子电池负极材料有着卓越的电化学性能，在0.5A/g下200个循环内保持着550mAh/g的容量。
图7Schematic representation of the hybrid synthesis of carbon wrapped core–shell nanos-pheres of tin-graphitized carbon.图8(a–c) SEM images and (d–f) TEM images of core–shell tin-graphitized carbon nanos-pheres wrapped in a carbon matrix. The insert of (d): corresponding SAED pattern.在这种材料中，炭材料是一种具有球形孔的结构，金属锡则利用炭材料的孔结构去限制了自身在充放电过程中因体积膨胀引起的电极粉化。
Jian Qin[13]等人用原位催化方法如图9、10，合成了一种新颖的石墨烯/Sn复合三维结构。
图9 Schematic illustration of the procedure for in situ catalytic synthesizing 3D G/Sn/G networks: (a) NaClparticles, (b) 3D NaCl self-assembly coated with SnCl2–C6H8O7, (c) 3D C–SnO2/NaCl, (d) 3D SnO2/C/SnO2, (e) 3D carbon-coatedSnO2/C/SnO2composites (SnO2/C/SnO2@C), and(f) 3D G/Sn/G networks.图10(a) SEM and (b and c) TEM images of 3D SnO2/C/SnO2hybrids without NaCl, indicating that monolayer uniform and ultrasmall SnO2nanocrystals (2–5 nm) were very homogeneously and tightly attached on both sides of ultrathin carbon nanosheets.(d) SEM and (e and f) TEMimages of 3D SnO2/C/SnO2@C hybrids, demonstrating that 3D SnO2/C/SnO2hybrids were uniformly coated with a thin layer of glucose-derivedcarbon after the hydrothermal process and the 3Dsandwich-like structure of SnO2/C/SnO2@C formed.图11 (a) XRD pattern, (b–d) SEM and (e and f) TEM images of 3D G/Sn/G networks.图12 (c) Cycle performance of the 3DG/Sn/G networks and G/Sn sandwich nanosheets at a current density of 0.2 A /g.(d) Rate performance ofthe electrodes of 3D G/Sn/G networks and G/Sn sandwich nanosheets at charge/discharge rates of 0.2, 0.5, 1, 2, 5, and 10C (1C= 1 A /g) for140cycles.图13TEM image of (a) 3D G/Sn/G networks and (b) G/Sn sandwich nanosheets after rate cycling for 140 cycles. Schemes of the volume changes of the anode of (c) 3D G/Sn/G networks and (d) G/Sn sandwich nanosheets during the cycling process.这种特殊的结构不仅表现在有效的防治Sn纳米粒子的团聚和体积的变化，而且保证了良好的电子和锂离子传输动力学。