物理化学学报 >> 2020, Vol. 36 >> Issue (5): 1905003.doi: 10.3866/PKU.WHXB201905003
所属专题: 钠离子储能材料和器件
收稿日期:
2019-05-02
录用日期:
2019-07-31
发布日期:
2019-08-09
通讯作者:
李喜飞
E-mail:xfli2011@hotmail.com
作者简介:
李喜飞,2008年博士毕业于西安交通大学,现为西安理工大学教授。主要研究方向为新能源材料与器件
基金资助:
Received:
2019-05-02
Accepted:
2019-07-31
Published:
2019-08-09
Contact:
Xifei Li
E-mail:xfli2011@hotmail.com
Supported by:
摘要:
钠离子电池是目前新兴的低成本储能技术,因在大规模电化学储能中具有较好的应用前景而受到了国内外学者广泛的关注与研究。作为钠离子电池的关键电极材料之一,非石墨的炭质材料因具有储钠活性高、成本低廉、无毒无害等诸多优点,而被认为是钠离子电池实际应用时负极的最佳选择。本文详细综述了目前钠离子电池炭基负极材料的研究进展,重点介绍了炭质材料的储钠机理与特性,分析了炭材料结构与电化学性能之间的关系,探讨了其存在的问题,为钠离子电池炭基负极材料的发展提供有益的认识。
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表1
炭材料的储钠性能"
Materials | Electrolyte | Reversible capacity/(mAh g-1) | Sodium storage potential | Initial Coulombic efficiency | Cyclability | Rate performances | Ref. |
Graphite | 1 mol·L-1 NaPF6 EC/DEMC | ~0 | - | - | - | - | |
Graphite | Ether-based Electrolyte | 90-150 | medium | ~54% | 2500 cycles at 0.5 A·g-1 | 100 mAh·g-1 at 5 A·g-1 | |
Soft carbon | 1 mol·L-1 NaClO4 EC/DEC | 243 | medium | 71% | 200 cycles at 0.05 A·g-1 | 30 mAh·g-1 at 0.5 A·g-1 | |
Soft carbon | 1 mol·L-1 NaPF6 EC/DEC | 90-250 | medium | ~60% | 240 cycles at 1 A·g-1 | 50-140 mAh·g-1 at 1 A·g-1 | |
Hard carbon | 0.8 mol·L-1 NaPF6 EC/DMC | 190-222 | low | 81% | 600 cycles at 0.06 A·g-1 | 100-135 mAh·g-1 at 0.3 A·g-1 | |
Hard carbon | 1 mol·L-1 NaPF6 EC/DMC | 300.6 | low | 89% | 200 cycles at 0.03 A·g-1 | ~50 mAh·g-1 at 1.2 A·g-1 | |
Hard carbon | 1 mol·L-1 NaClO4 EC/DEC | 430.5 | low | 63%-70% | 300 cycles at 0.2 A·g-1 | ~100 mAh·g-1 at 2 A·g-1 | |
rGO | 1 mol·L-1 NaClO4 PC | 217.2 | high | ~23% | 1000 cycles at 0.04 A·g-1 | 95.6 mAh·g-1 at 1 A·g-1 | |
Porous carbon/Graphene | 1 mol·L-1 NaPF6 PC/EC | 670 | high | ~25% | 1000 cycles at 1 A·g-1 | 250 mAh·g-1 at 1 A·g-1 | |
Porous carbon | 1 mol·L-1 NaClO4 EC/DEC | 331 | high | 45% | 3000 cycles at 0.5 A·g-1 | 53 mAh·g-1 at 10 A·g-1 | |
Porous carbon | 1 mol·L-1 NaClO4 PC + 5% FEC | 255.5 | high | 35% | 10000 cycles at 5 A·g-1 | 90 mAh·g-1 at 20 A·g-1 | |
Carbon nanofiber | 1 mol·L-1 NaOTf Diglyme | 303 | low | 93% | 10000 cycles at 10 A·g-1 | 128 mAh·g-1 at 20 A·g-1 | |
Nitrogen-rich porous carbon | 1 mol·L-1 NaClO4 EC/DEC + 5% FEC | 434.6 | high | 36.8%-41.6% | 300 cycles at 0.05 A·g-1 | ~100 mAh·g-1 at 2 A·g-1 | |
Nitrogen-doped carbon/graphene | 1 mol·L-1 NaClO4 EC/DEC | 336 | high | ~50% | 200 cycles at 0.05 A·g-1 | 94 mAh·g-1 at 5 A·g-1 | |
Sulfur-doped disorderedcarbon | 1 mol·L-1 NaClO4 EC/DEC + 5% FEC | 516 | high | 63.2% | 1000 cycles at 1 A·g-1 | 158 mAh·g-1 at 4 A·g-1 |
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