武汉理工大学，材料复合新技术国家重点实验室，武汉 430070
近年来的能源危机和环境污染问题加速了储能领域的快速发展。一维纳米材料，尤其是纳米线材料所具有的高长径比特点使其具有独特的电子离子输运性质，在储能领域的应用中具有极大的潜能。本文以本课题组在纳米线储能材料与器件领域的研究成果为基础，结合国内外同行的前沿研究进展，从纳米线材料的结构设计与合成、纳米线材料在电池中的应用和纳米线微纳器件3个方面进行综述。最后，对于未来进一步探索和发展基于纳米线的电化学储能材料与器件的前景进行展望。
纳米线 结构构筑 储能电池 微纳器件 nanowires structure construction energy storage batteries micro-nano devices
1 武汉理工大学材料科学与工程学院, 材料复合新技术国家重点实验室, 武汉 430074
2 武汉理工大学理学院, 武汉 430074
高性能钾离子电池的发展及应用是中国战略性新兴产业的重大需求, 也是储能二次电池发展的新体系与新方向。然而, 目前钾离子电池仍面临扩散动力学慢及输运机制不明、容量衰减快和本征衰减机制难以揭示等难题。本文系统总结了国家自然科学基金重点项目“分级介孔纳米线钾离子电池正极材料的表界面调控及原位作用机制”的最新研究成果, 系统阐述了钾离子电池研究中的关键科学问题和技术瓶颈, 并提出了解决以上问题和瓶颈的高效策略。
钾离子电池 原位表征 储钾机制 电极材料 结构调控 potassium ion batteries in situ characterization potassium storage mechanism electrode material structure tuning
1 1.武汉理工大学 材料科学与工程学院, 武汉 430700
2 2.武汉理工大学 理学院, 武汉 430700
3 3.先进能源科学与技术广东省实验室佛山分中心(佛山仙湖实验室), 佛山 528200
超高镍正极材料具有高比能、高电压和低成本等特点, 在新一代锂离子电池中备受关注, 但在电池的长循环过程中会出现微裂纹、机械粉化和不可逆相变, 导致差的循环性能。本研究采用简便的湿化学法制备了一系列Ca3(PO4)2包覆的超高镍LiNi0.91Co0.06Al0.03O2材料(NCA@nCP)。其中, NCA@1CP在1C (1C=200 mA/g)、2.7~4.3 V下可获得204.8 mAh/g的放电比容量, 100圈循环后容量保持率为91.5%, 甚至在2C的倍率下循环300圈后仍保留153.4 mAh/g的放电比容量。表征结果证实该包覆层可抑制材料的Li/Ni混排、不可逆相变和机械粉化, 从而大幅提升了循环稳定性。本研究表明Ca3(PO4)2包覆策略在提升超高镍正极材料储锂稳定性方面具有较大的应用潜力。
锂离子电池 超高镍正极 Ca3(PO4)2 表面包覆 lithium-ion battery ultra-high nickel cathode Ca3(PO4)2 surface coating
