鋰鹽電解質(zhì)：為高能量密度電池保駕護(hù)航

1. 碳纖維正極的固態(tài)鋰電池：安全、強(qiáng)勁、耐久 基于石榴石固體電解質(zhì)的固態(tài)鋰電池有效避免了有機(jī)電解液易燃的安全問題，但是固體電解質(zhì)和固體電極之間的界面阻抗較大, 導(dǎo)致循環(huán)性能不佳。中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所的郭向欣研究員（本刊編委）采用三種不同的導(dǎo)電碳構(gòu)筑 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2基正極，與Li6.4La3Zr1.4Ta0.6O12 陶瓷固體電解質(zhì)構(gòu)成的固態(tài)鋰電池。充電到高電壓時(shí)氣相生長碳纖維比科琴黑和超導(dǎo)炭黑引起的副反應(yīng)更少，減少了對電池內(nèi)阻有不利影響的碳酸鹽類副產(chǎn)物，展現(xiàn)出更優(yōu)異的循環(huán)性能。

2.鋰鹽電解質(zhì)：為高能量密度電池保駕護(hù)航 鋰離子電池電解液中不同種類的鋰鹽及其在溶液中不同的溶劑化狀態(tài), 會(huì)對電極/電解液界面的成膜性能和鋰離子的遷移行為等產(chǎn)生重要影響。清華大學(xué)鋰離子電池實(shí)驗(yàn)室主任何向明教授介紹了近年來新型電解質(zhì)鋰鹽的性質(zhì)特點(diǎn)和在不同種類電池中的應(yīng)用。采用多鹽體系電解液可以拓寬電池工作溫度、抑制金屬離子溶出和提高倍率性能。而高濃度電解液可以防止石墨剝離、拓寬電解液電化學(xué)窗口、抑制鋁箔腐蝕和提高金屬鋰沉積/溶出性能。

3. 備受矚目的鈦酸鋰負(fù)極：譚毅教授的傾力綜述 尖晶石結(jié)構(gòu)的鈦酸鋰具有較高的脫嵌鋰電位平臺(tái)、優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性、以及突出的安全性能，但是存在本征導(dǎo)電率低，理論容量小等缺陷, 極大限制了其規(guī)?；瘧?yīng)用。大連理工大學(xué)的譚毅教授總結(jié)了尖晶石型鈦酸鋰材料在結(jié)構(gòu)形貌、制備方法和性能方面的研究進(jìn)展，深入分析和討論了離子摻雜、碳表面改性和納米化等改性方法對尖晶石型鈦酸鋰綜合電化學(xué)性能的改善效果，并展望了其作為鋰離子電池負(fù)極材料未來的發(fā)展方向。

4. Fe2O3 納米纖維：為大倍率下的鋰電池增壽

Fe2O3 作為鋰離子電池負(fù)極材料具有理論比容量高和價(jià)格低廉等特點(diǎn)，但是在鋰脫嵌過程中體積會(huì)發(fā)生劇烈變化, 導(dǎo)致材料結(jié)構(gòu)崩塌, 繼而在集流體上粉化并脫落。南昌大學(xué)的蔡建信副教授以不同質(zhì)量比的PVP/FeCl3溶液為前驅(qū)體, 采用靜電紡絲技術(shù), 得到不同直徑的 Fe2O3 納米纖維負(fù)極材料。研究結(jié)果表明，直徑為 160 nm 的 Fe2O3 納米纖維負(fù)極材料的倍率性能和循環(huán)性能最佳，在2 A/g電流密度下循環(huán)70 次后放電比容量依然有439.1 mAh/g。

5. ZnMn2O4微鈴鐺：給電解液更多“包容”

ZnMn2O4作為鋰離子電池負(fù)極材料具有可逆容量高、低成本、資源豐富、無污染、低工作電勢和高能量密度等優(yōu)點(diǎn)。四川大學(xué)的文曉剛教授采用模板、溶劑熱法制備的半空心ZnMn2O4 微球包含雙層ZnMn2O4殼及一個(gè)小碳核，一方面有利于電解液的容留，增加了活性材料與電解液的接觸，改善 Li 離子的輸運(yùn); 另一方面也可以釋放充放電過程中ZnMn2O4體積變化造成的應(yīng)力，防止ZnMn2O4結(jié)構(gòu)的坍塌和破壞。半空心結(jié)構(gòu)ZnMn2O4比實(shí)心 ZnMn2O4微球的初始放電容量更高，達(dá)到1871 mAh/g。

6.銻硅合金負(fù)極材料：“有容乃大”的鈉離子電池 合金作為鈉離子電池負(fù)極材料的比容量高，然而硅與鈉離子的電化學(xué)反應(yīng)活性很低。復(fù)旦大學(xué)的周永寧研究員通過脈沖激光沉積技術(shù)制備了銻硅(Sb-Si)納米復(fù)合薄膜。放電過程中, Sb和Si分別和鈉離子發(fā)生合金化反應(yīng)生成了Na3Sb和NaSi的納米晶，而在充電過程中發(fā)生可逆的脫鈉反應(yīng)，重新形成單質(zhì)Sb和Si納米晶粒。大量存在于銻硅納米復(fù)合薄膜中的異質(zhì)晶界有利于鈉離子的擴(kuò)散和輸運(yùn)。在10 μA/cm2電流密度下, 循環(huán) 100 次后可逆比容量還有270 mAh/g。

7. 最佳SiOx薄膜厚度：負(fù)極小問題，電池性能大進(jìn)步 SiOx作為鋰離子電池負(fù)極具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性、較大的容量以及對成分可調(diào)控的優(yōu)點(diǎn)，但是以往的研究都注重闡明氧含量和 SiOx負(fù)極性能的關(guān)系, 尺寸效應(yīng)的影響規(guī)律往往被忽略。中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所的董紹明院士優(yōu)化SiOx負(fù)極材料厚度使電荷轉(zhuǎn)移電阻降低、固體電解質(zhì)界面膜減薄、循環(huán)過程中電極的結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定。濺射制備的SiOx電極的初始庫侖效率為71.68%，循環(huán)200圈后容量保持率達(dá)到 92.01%，電化學(xué)性能得到明顯改善。

8.Li21Si5/石墨烯復(fù)合材料：控制鋰電池負(fù)極的“體型” 為了限制鋰離子負(fù)極材料鋰硅合金在循環(huán)工程中由于體積變化而導(dǎo)致的容量快速衰減，北京工業(yè)大學(xué)的國家杰出青年基金獲得者宋曉艷教授利用放電等離子燒結(jié)技術(shù)同時(shí)實(shí)現(xiàn)熱化學(xué)鋰化與致密化，得到 Li21Si5與石墨烯兩相分布均勻、高致密度的納米結(jié)構(gòu)復(fù)合材料。石墨烯的二維結(jié)構(gòu)、優(yōu)異的電導(dǎo)率以及大量結(jié)合緊密的兩相界面能夠有效地限制活性顆粒在脫鋰過程中的體積收縮并促進(jìn)電荷在活性顆粒內(nèi)部的傳輸, 促使該復(fù)合材料表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能。

9. 載銀多孔陶瓷：堅(jiān)固、價(jià)廉物美的陰極材料

鋅空氣電池具有能量密度高、成本低及環(huán)保等優(yōu)勢, 其中空氣電極的優(yōu)劣對電池的輸出性能起到?jīng)Q定性的作用。華南理工大學(xué)環(huán)境與能源學(xué)院院長劉江教授采用一種新型的多孔鈣鈦礦氧化物 La0.7Sr0.3CoO3-δ作為陶瓷基底，負(fù)載銀納米顆粒作為催化劑，優(yōu)選出性能最佳的空氣電極，與鋅陽極組裝成鋅空氣電池。當(dāng)陶瓷基底的孔隙率為~32%且銀含量為 30 mg/cm2時(shí)，鋅空氣電池的功率密度達(dá)到最高(141 mW/cm2)。