化学学报 ›› 2021, Vol. 79 ›› Issue (5): 641-648.DOI: 10.6023/A20120576 上一篇 下一篇
综述
投稿日期:
2020-12-20
发布日期:
2021-02-22
通讯作者:
邢震宇
作者简介:
林碧霞, 2011年于华南师范大学取得硕士学位, 目前主要研究方向集中于纳米材料的制备及其在光电领域的应用. |
邢震宇, 2012年吉林大学取得化学学士学位, 2016年美国Oregon State University取得化学博士学位, 之后在加拿大University of Waterloo从事博士后研究, 自2018年被引进华南师范大学工作. 主要研究方向集中于基于金属热反应的材料制备及其在能源存储领域的应用, 尤其在碳材料和硫化锂材料的制备方面取得了系统性的研究进展. |
基金资助:
Bixia Lina, Yingshan Huanga, Shuai Chena, Zhenyu Xinga,b,*()
Received:
2020-12-20
Published:
2021-02-22
Contact:
Zhenyu Xing
About author:
Supported by:
文章分享
钠硒电池中硒正极导电率高(1×10–3 S/m), 体积比容量高(3253 mAh/cm3), 而钠负极原材料资源丰富, 成本低廉, 在基站式储能方面具有一定优势. 但是, 循环过程中硒正极的穿梭效应及体积变化等问题极大限制了钠硒电池的发展. 本综述总结了钠硒电池的基本原理和现存难题, 并详细介绍了其研究进展, 最后展望了钠硒电池的未来发展方向, 以期为钠硒电池的进一步研究提供新的思路.
林碧霞, 黄颖珊, 陈帅, 邢震宇. 钠硒电池关键材料的研究进展[J]. 化学学报, 2021, 79(5): 641-648.
Bixia Lin, Yingshan Huang, Shuai Chen, Zhenyu Xing. Research Progress of Key Materials for Sodium-selenium Batteries[J]. Acta Chimica Sinica, 2021, 79(5): 641-648.
Material | Mass fraction of Se/% | Initial capacity/(mAh∙g–1) | Capacity retention/(mAh∙g–1) | Cycle | Rate | Ref. |
---|---|---|---|---|---|---|
Jackfruit-Se/C composite | 54 | 616 | 399 | 600 | 2 C | [ |
Se@NCAs | 47 | 599 | 407 | 800 | 0.5 A/g | [ |
Se-R800A | 66.7 | 300 | 300 | 500 | 2 A/g | [ |
Fe3C@C-Se | 72.6 | 457 (3rd) | 375 | 300 | 2 C | [ |
Se@N-HRMC | 72.6 | 500 (3rd) | 450 | 500 | 0.5 C | [ |
Se@N-MCPs | 54 | 520 (4th) | 460 | 500 | 1 A/g | [ |
VSeG | 52.5 | 410 | 370 | 800 | 2 A/g | [ |
iPANI@NSHPC/Se | 54 | 630 | 617 | 200 | 0.2 C | [ |
Se/HDHPC | 56 | 619 | 400 | 500 | 0.5 C | [ |
Se@MCNFs | 64 | 590 | 490 | 300 | 0.5 A/g | [ |
Se@CNFs-CNT | 60 | 580 | 550 | 80 | 0.05 A/g | [ |
Material | Mass fraction of Se/% | Initial capacity/(mAh∙g–1) | Capacity retention/(mAh∙g–1) | Cycle | Rate | Ref. |
---|---|---|---|---|---|---|
Jackfruit-Se/C composite | 54 | 616 | 399 | 600 | 2 C | [ |
Se@NCAs | 47 | 599 | 407 | 800 | 0.5 A/g | [ |
Se-R800A | 66.7 | 300 | 300 | 500 | 2 A/g | [ |
Fe3C@C-Se | 72.6 | 457 (3rd) | 375 | 300 | 2 C | [ |
Se@N-HRMC | 72.6 | 500 (3rd) | 450 | 500 | 0.5 C | [ |
Se@N-MCPs | 54 | 520 (4th) | 460 | 500 | 1 A/g | [ |
VSeG | 52.5 | 410 | 370 | 800 | 2 A/g | [ |
iPANI@NSHPC/Se | 54 | 630 | 617 | 200 | 0.2 C | [ |
Se/HDHPC | 56 | 619 | 400 | 500 | 0.5 C | [ |
Se@MCNFs | 64 | 590 | 490 | 300 | 0.5 A/g | [ |
Se@CNFs-CNT | 60 | 580 | 550 | 80 | 0.05 A/g | [ |
[1] |
Khalil, H. B.; Zaidi, S. J. H. Renew. Sust. Energ. Rev. 2014, 31,194.
|
[2] |
Vlachos, D. G.; Caratzoulas, S. Chem. Eng. Sci. 2010, 65,18.
doi: 10.1016/j.ces.2009.09.019 |
[3] |
Chu, S.; Cui, Y.; Liu, N. Nat. Mater. 2017, 16,16.
doi: 10.1038/nmat4834 |
[4] |
Jacobson, M. Z. Energ. Environ. Sci. 2008, 650,723.
|
[5] |
Bisio, G.; Rubatto, G.; Martini, R. Energy 2000, 25,1047.
doi: 10.1016/S0360-5442(00)00037-2 |
[6] |
Chen, H. S.; Cong, T. N.; Yang, W.; Tan, C. Q.; Li, Y. L.; Ding, Y. L. Prog. Nat. Sci. 2009, 19,291.
doi: 10.1016/j.pnsc.2008.07.014 |
[7] |
Ibrahim, H.; Ilinca, A.; Perron, J. Renew. Sust. Energ. Rev. 2008, 12,1221.
doi: 10.1016/j.rser.2007.01.023 |
[8] |
Divya, K. C.; Stergaard, J. Electr. Pow. Syst. Res. 2009, 79,511.
doi: 10.1016/j.epsr.2008.09.017 |
[9] |
Xing, Z. Y.; Wang, S.; Yu, A. P.; Chen, W. Z. Nano Energy 2018, 50,229.
doi: 10.1016/j.nanoen.2018.05.049 |
[10] |
Su, D.; Zou, L.; Han, D. D.; Lv, X. L.; Zou, X. Electr. Meas. Instrum. 2017, 54,83.
|
( 苏荻, 邹黎, 韩冬冬, 吕晓丽, 邹雪, 电测与仪表, 2017, 54,83.)
|
|
[11] |
Wang, H.; Jiang, Y.; Manthiram, A. Energy Storage Mater. 2018, 18,2405.
|
[12] |
Poborchii, V. V.; Kolobov, A. V. Chem. Phys. Lett. 1997, 280,17.
doi: 10.1016/S0009-2614(97)01087-7 |
[13] |
Li, Q. Q.; Liu, H. G.; Yao, Z. P.; Cheng, J. P.; Li, T. H.; Li, Y.; Wolverton, C.; Wu, J. S.; Dravid, V. P. ACS Nano 2016, 10(9),8788.
|
[14] |
Xu, Q. J.; Yang, T. T.; Gao, W.; Zhan, R. M.; Zhang, Y. Q.; Bao, S. J.; Li, X. Y.; Chen, Y. M.; Xu, M. W. J. Power Sources 2019, 443,227245.
doi: 10.1016/j.jpowsour.2019.227245 |
[15] |
Deng, Y. R.; Gong, L. L.; Pan, Y. L.; Cheng, X. D.; Zhang, H. P. Nanoscale 2019, 11,11671.
doi: 10.1039/C9NR00701F |
[16] |
Luo, W.; Lin, C. F.; Zhao, O.; Noked, M.; Zhang, Y.; Rubloff, G. W.; Hu, L. B. Adv. Energy Materials. 2017, 7,1601526.
doi: 10.1002/aenm.v7.2 |
[17] |
Zeng, L. C.; Zeng, W. C.; Jiang, Y.; Wei, X.; Li, W. H.; Yang, C. L.; Zhu, Y. W.; Yu, Y. Advanced Energy Mater. 2015, 5,1401377.
doi: 10.1002/aenm.201401377 |
[18] |
Xing, Z. Y.; Tan, G. Q.; Yuan, Y. F.; Wang, B.; Ma, L.; Xie, J.; Li, Z. S.; Wu, T. P.; Ren, Y.; Shahbazian-Yassar, R.; Lu, J.; Ji, X. L.; Chen, Z. W. Adv. Mater. 2020, 32,2002403.
doi: 10.1002/adma.v32.31 |
[19] |
Xing, Z. Y.; Li, G. R.; Serubbabel, S.; Chen, Z. W. Nano Energy 2018, 54,1.
doi: 10.1016/j.nanoen.2018.09.034 |
[20] |
Zeng, L. C.; Li, W. H.; Jiang, Y.; Yu, Y. Rare Metals 2017, 36,339.
doi: 10.1007/s12598-017-0891-z |
[21] |
Xing, Z. Y.; Deng, Y. P.; Serubbabel, S.; Tan, G. Q.; Li, A. J.; Li, J. D.; Niu, Y.; Li, N.; Su, D.; Lu, J.; Chen, Z. W. Nano Energy 2019, 65,104051.
doi: 10.1016/j.nanoen.2019.104051 |
[22] |
Xing, Z. Y.; Wang, B.; Halsted, J. K.; Subashchandrabose, R.; Stickleb, W. F.; Ji, X. L. Chem. Commun. 2015, 51,1969.
doi: 10.1039/C4CC08977D |
[23] |
Xing, Z. Y.; Gao, N. S. J.; Qi, Y. T.; Ji, X. L.; Liu, H. Carbon 2017, 115,271.
doi: 10.1016/j.carbon.2017.01.014 |
[24] |
Xing, Z. Y.; Qi, Y. T.; Tian, Z. Q.; Xu, J.; Yuan, Y. F.; Bommier, C.; Lu, J.; Tong, W.; Jiang, D,; Ji, X. L. Chem. Mater. 2017, 29,7288.
doi: 10.1021/acs.chemmater.7b01937 |
[25] |
Xing, Z. Y.; Luo, X. Y.; Qi, Y. T.; Stickle, W. F.; Amine, K.; Lu, J.; Ji, X. L. ChemNanoMat 2016, 2,692.
doi: 10.1002/cnma.201600112 |
[26] |
Yuan, B. B.; Sun, X. Z.; Zeng, L. C.; Yu, Y.; Wang, Q. S. Small 2018, 14,1703252.
doi: 10.1002/smll.v14.9 |
[27] |
Yang, X. M.; Wang, H. K.; Yu, D. Y. W.; Rogach, A. L. Adv. Funct. Mater. 2018, 28,1706609.
doi: 10.1002/adfm.v28.8 |
[28] |
Ding, J.; Zhou, H.; Zhang, H. L.; Stephenson, T.; Li, Z.; Karpuzov, D.; Mitlin, D. Energ. Environ. Sci. 2017, 10,153.
doi: 10.1039/C6EE02274J |
[29] |
Guo, B. R.; Mi, H. W.; Zhang, P. X.; Ren, X. Z.; Li, Y. L. Nanoscale Res. Lett. 2019, 14,30.
doi: 10.1186/s11671-019-2861-x |
[30] |
Yang, X. M.; Wang, J. K.; Wang, S.; Wang, H. K.; Tomanec, O.; Zhi, C. Y.; Zboril, R.; Wu, Y. W.; Rogach, A. ACS Nano 2018, 12,7397.
doi: 10.1021/acsnano.8b04114 |
[31] |
Wang, H.; Jiang, Y.; Manthiram, A. Adv. Energy Mater. 2018, 8,1.
|
[32] |
Ding, J.; Zhou, H.; Zhang, H. L.; Tong, L. Y.; Mitlin, D. Adv. Energy Mater. 2017, 1701918,1.
|
[33] |
Zhang, F.; Xiong, P.; Guo, X.; Zhang, J. Q.; Yang, W.; Wu, W. J.; Liu, H.; Wang, G. X. Energy Storage Mater. 2019, 19,251.
|
[34] |
Xu, Q. J.; Liu, T.; Hu, L. Y.; Dai, C. L.; Zhang, Y. Q.; Li, Y.; Liu, D. Y.; Xu, M. W. ACS Appl. Mater. Inter. 2017, 9,41339.
doi: 10.1021/acsami.7b14380 |
[35] |
Xu, Q. J.; Liu, H.; Du, W. Y.; Zhan, L. Y.; Hu, L. Y.; Bao, S. J.; Dai, C. L.; Liu, F.; Xu, M. W. Electrochim. Acta 2018, 276,21.
doi: 10.1016/j.electacta.2018.04.164 |
[36] |
Li, S. Q.; Yang, H.; Xu, R.; Gong, Y.; Gu, L.; Yu, Y. Mater. Chem. Front. 2018, 2,1574.
doi: 10.1039/C8QM00177D |
[37] |
Dong, W.; Chen, H.; Xia, H.; Yu, W.; Song, J.; Wu, S.; Deng, Z.; Hu, Z. Y.; Hasan, T.; Li, Y.; Wang, H.; Chen, L.; Su, B. L. J. Mater. Chem. A 2018, 6,22790.
doi: 10.1039/C8TA07662F |
[38] |
Zhao, X. S.; Yin, L. C.; Zhang, T.; Zhang, M. Nano Energy 2018, 49,137.
doi: 10.1016/j.nanoen.2018.04.045 |
[39] |
Zeng, L. C.; Wei, X.; Wang, J. Q.; Jiang, Y. J. Power Sources 2015, 281,461.
doi: 10.1016/j.jpowsour.2015.02.029 |
[1] | 赵振新, 姚一琨, 陈佳骏, 牛蓉, 王晓敏. 一种高熵磷酸盐正极宿主实现高稳定性锂硫电池[J]. 化学学报, 2023, 81(5): 496-501. |
[2] | 何家伟, 焦柳, 程雪怡, 陈光海, 吴强, 王喜章, 杨立军, 胡征. 金属有机框架衍生的空心碳纳米笼的结构调控与锂硫电池性能研究[J]. 化学学报, 2022, 80(7): 896-902. |
[3] | 黄擎, 丁瑞, 陈来, 卢赟, 石奇, 张其雨, 聂启军, 苏岳锋, 吴锋. Na2PO3F对LiNi0.83Co0.11Mn0.06O2材料的复合改性及机理分析[J]. 化学学报, 2022, 80(2): 150-158. |
[4] | 薛晓兰, 张洋, 石美瑜, 李天琳, 黄天龙, 戚继球, 委福祥, 隋艳伟, 金钟. 有机电极材料在非水系金属镁二次电池中的研究进展[J]. 化学学报, 2022, 80(12): 1618-1628. |
[5] | 邱凯, 严铭霞, 赵守旺, 安胜利, 王玮, 贾桂霄. Al掺杂的锂离子电池层状正极材料Li(Li0.17Ni0.17Al0.04Fe0.13Mn0.49)O2结构稳定性及氧离子氧化的理论研究[J]. 化学学报, 2021, 79(9): 1146-1153. |
[6] | 陈锋, 程晓琴, 赵振新, 王晓敏. 分级多孔N, P共掺杂rGO改性隔膜增强锂硫电池的循环稳定性[J]. 化学学报, 2021, 79(7): 941-947. |
[7] | 李童心, 李东林, 张清波, 高建行, 孔祥泽, 樊小勇, 苟蕾. 大孔高镍LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料的制备及其电化学性能研究[J]. 化学学报, 2021, 79(5): 678-684. |
[8] | 李燕丽, 于丹丹, 林森, 孙东飞, 雷自强. α-MnO2纳米棒/多孔碳正极材料的制备及水系锌离子电池性能研究[J]. 化学学报, 2021, 79(2): 200-207. |
[9] | 张璐, 王文凤, 张洪明, 韩树民, 王利民. 水系锌离子电池研究进展和挑战[J]. 化学学报, 2021, 79(2): 158-175. |
[10] | 梁其梅, 郭昱娇, 郭俊明, 向明武, 刘晓芳, 白玮, 宁平. 亚微米去顶角八面体LiNi0.08Mn1.92O4正极材料制备及高温电化学性能[J]. 化学学报, 2021, 79(12): 1526-1533. |
[11] | 谢佶晟, 肖竹梅, 左文华, 杨勇. 钠离子电池钴酸钠正极材料研究进展[J]. 化学学报, 2021, 79(10): 1232-1243. |
[12] | 汤功奥, 毛鲲, 张静, 吕品, 程雪怡, 吴强, 杨立军, 王喜章, 胡征. 分级结构氮掺杂碳纳米笼:高倍率长寿命可充电镁电池正极材料[J]. 化学学报, 2020, 78(5): 444-450. |
[13] | 刘九鼎, 张宇栋, 刘俊祥, 李金翰, 邱晓光, 程方益. 磷酸锂原位包覆富锂锰基锂离子电池正极材料[J]. 化学学报, 2020, 78(12): 1426-1433. |
[14] | 任旭强, 李东林, 赵珍珍, 陈光琦, 赵坤, 孔祥泽, 李童心. 铝掺杂及钨酸锂表面包覆双效提升富锂锰基正极材料的循环稳定性[J]. 化学学报, 2020, 78(11): 1268-1274. |
[15] | 宋学霞, 李继成, 李朝晖, 李喜飞, 丁燕怀, 肖启振, 雷钢铁. 钾掺杂对钒酸钠纳米片储钠性能的影响[J]. 化学学报, 2019, 77(7): 625-633. |
阅读次数 | ||||||
全文 |
|
|||||
摘要 |
|
|||||