水系钠离子电池电极材料研究进展

水系锂、钠离子电池研究又有新进展最近，中科院系统的研究所对水系的锂、钠离子电池的研究有了新的成果。

首次提出锂、钠混合离子电解质这一全新理念来构建新型水系离子电池。

实际运行时：该新型电池在充放电过程中，锂离子和钠离子分别仅仅在电池的一极上发生嵌入与脱出，而不是在两极之间进行，这是十分独特的。

但是，它未来的应用范围与现在的手机、电脑、电动车等不同，毕竟是水系电池，在上述范围不是强项。

有关更多的技术数据，目前并不十分清楚。

也许它的强项是电网储能，或进行海(卤)水中的锂、钠电化学分离。

下面介绍这一动向：近年来，可再生能源在世界范围内得到迅速发展，而大规模储能技术是解决可再生能源并网发电的关键核心技术。

传统的以有机溶剂为电解液的锂离子电池尽管在能量密度上具有优势，但也存在安全性较低和成本较高的问题。

与之相比，水系离子电池具有价格廉价、无环境污染且安全性高等优点，在电网级别的大规模储能体系中具有潜在的重要应用前景。

由于钠资源的相对丰富，钠离子水系电池被认为是下一代水系二次电池的理想选择。

然而，目前适用于水系钠离子电池的电极材料极为匮乏，这成为了阻碍钠离子电池发展的瓶颈。

基于此，中科院宁波某工程实验室陈亮博士首次提出锂、钠混合离子电解质这一全新理念来构建新型水系离子电池。

该类电池的一极采用选择性嵌入/脱嵌锂离子的化合物为活性材料，而另一极则选用对钠离子具有选择性嵌入/脱嵌活性的化合物作为活性材料，同时以Li+/Na+混合离子水溶液作为电解质。

与传统锂离子电池“摇椅式”的工作原理不同，该新型电池在充放电过程中，锂离子和钠离子分别仅在电池的一极上发生嵌入与脱出（如图所示）。

这一全新电池类型既扩宽了现有锂离子电池材料的应用范围，又为钠离子电池发展开辟了新的途径，而且对于丰富储能电池体系具有重要的科学意义。

锂钠混合离子水系电池模型图此外，该新型电池独特的工作方式还使其具有Li+/Na+分离的功能。

通过构建如下图所示的简单反应体系，通过反复的充放电过程即可分别实现对Li+和Na+的富集，与现有的化学分离技术相比操作更为简便且更加绿色环保，因此该技术在海(或卤)水中Li+和Na+的大规模分离方面具有重要的应用前景。

浅谈钠离子电池负极材料的研究进展摘要：钠离子电池具有资源丰富、成本低、效率高、化学性能稳定等优点，它是能取代锂离子电池的理想替代品。

介绍了钠离子电池负极材料的研究进展，并对各种负极材料的性能进行了评价。

最后展望了钠离子电池负极材料的发展方向。

关键词：钠离子电池；负极材料；研究1钠离子电池的优势钠离子电池因为其丰富的储量以及低廉的成本，近年来，逐渐成为能源领域的研究热点。

钠和锂属于同一主族，周期相邻，物理化学性质与锂相似，如图1所示，且价格低廉、来源广泛，储量丰富,可以通过简单的化学方法就能制成。

并且在使用方面，也比锂离子电池安全的多，电解液的选择也更加广泛。

以钠相关化合物为原料的二次电池系统在成本上具有很大的优势。

所以，钠离子电池有潜力成为下一代大型储能装置。

图1 钠与锂基本性质对比2钠离子电池基本结构及工作原理锂离子电池的结构与钠离子的结构有些相似，钠离子的结构由正负材料、电解质、隔膜和电池外壳组成。

其中，正极材料会选择电压相对较高且化合物稳定的材料，而负极材料会选择与钠离子性质相似的材料。

钠离子电池通常在有机溶剂(碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)等)中，溶解无机钠盐(NaClO4、NaPF4、NaNO3)作为电解液；隔膜采用玻璃纤维且不容易腐蚀的材料。

所以，正极一般是用铝箔，而负极用的是铜箔。

钠离子电池的能量存储和释放，是在钠离子在正负极材料中，不断的进行嵌入和剥离，因而，被人们所称为“摇椅式电池”。

钠离子电池的工作原理如图2所示。

图2 钠离子电池的工作原理3钠离子电池的介绍3.1水系钠离子电池钠离子电池的工作原理与锂离子电池的工作原理相似。

基于摇椅电池机制，钠离子可逆地嵌入并从正负电极中去除。

在电池充电过程中，钠离子从内部电路的正极分离，并通过电解液进入到负极，而电子从正极移动到外部电路的负极。

放电的过程与充电过程相反，钠离子从负极中脱出，通过电解液移动到正极，电子通过外部电路到达负极。

2017年第36卷第9期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS·3343·化 工 进展钠离子电池正极材料Na 0.44MnO 2的研究进展史文静，燕永旺，徐守冬，陈良，刘世斌，张鼎（太原理工大学化学化工学院，山西 太原 030024）摘要：钠离子电池的研究开发在国内外处于迅速发展的浪潮中，而具有隧道结构的Na 0.44MnO 2作为正极材料具有既可以支持高能量密度和长循环寿命的非水电解质电池，也可以支持安全和高倍率的水溶液电解质电池的优点，成为一个重要的研究热点。

本文比较系统地综述了Na 0.44MnO 2作为钠离子电池正极材料的研究现状，从晶体结构和充放电机理等方面进行了讨论，重点阐述了Na 0.44MnO 2材料的合成方法以及不同的合成方法对其结构形貌和电化学性能的影响，同时，也介绍了Na 0.44MnO 2材料在全电池和水系电池中的应用现状和前景以及对Na 0.44MnO 2正极材料掺杂和表面包覆等改性方面的研究进展，并且总结分析了改性工艺对其结构与电化学性能的影响，认为Na 0.44MnO 2材料对于钠离子电池仍具有极大的科研价值和应用前景。

关键词:钠离子电池；正极材料；锰酸钠；电化学；合成；纳米材料中图分类号：TM912.9 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2017）09–3343–10 DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2017-0015Research progress of sodium manganate oxide Na 0.44MnO 2 as cathode forsodium-ion batteriesSHI Wenjing ，YAN Yongwang ，XU Shoudong ，CHEN Liang ，LIU Shibin ，ZHANG Ding（College of Chemistry and Chemical Engineering ，Taiyuan University of Technology ，Taiyuan 030024，Shanxi ，China ）Abstract ：Sodium-ion secondary batteries have attracted global attentions nowadays ，and the tunnel-structure-crystalized Na 0.44MnO 2，as one of the main cathode materials ，not only well provides the non-aqueous batteries with high energy density and outstanding cyclic stability ，but also applies promisingly in the safe and high rate aqueous batteries. To summarize the relevant progress ，the crystal structure ，principles of charging and discharging of Na 0.44MnO 2 are discussed with the focus on the synthesis methods and their effects on the structure and electrochemical properties of Na 0.44MnO 2. In addition ，the applications of Na 0.44MnO 2 material in the full-cells and the aqueous batteries and the recent research progress on the doping and coating modification of this material are also briefly introduced. It is concluded that Na 0.44MnO 2 material has great scientific value and application prospects as sodium-ion battery cathode material in the future.Key words ：sodium ion battery ；cathode material ；Na 0.44MnO 2；electrochemistry ；synthesis ；nanomaterials近年来，锂离子电池因其高的能量密度、长的循环寿命[1-2]等优点已被广泛应用在手机、计算机等便携电子设备上，并且逐步应用在电动汽车以及一些储能电站上，这极大地增加了锂资源的需求。

水系钠离子电池研究报告近年来，随着能源消耗和环境污染的加剧，人们对于可再生能源和环保型能源的需求越来越高。

然而，传统的锂离子电池具有能量密度低、燃烧不安全等缺点，因此研究新型电池技术是当前能源领域的一个重要方向。

水系钠离子电池作为一种新型电池技术，近年来备受研究者关注。

一、水系钠离子电池的概念及发展历程水系钠离子电池是一种以水为介质的钠离子电池。

与传统的锂离子电池相比，水系钠离子电池具有成本低、安全性高、环保等优点。

在水系钠离子电池中，钠离子在电解质中传递，电极则采用可充电的材料，如钠镍钴氧化物（NCO）、钠铁磷酸盐（NFP）等。

钠离子电池的电极材料与锂离子电池的电极材料相似，但由于钠离子的离子半径较大，因此电极材料的稳定性和反应速率需进行优化。

水系钠离子电池的发展历程可以追溯到20世纪70年代。

当时，美国的科学家们首次提出了钠离子电池的概念。

随后，钠离子电池的研究逐渐深入，但由于钠离子的反应速率较慢等问题，一直未能得到广泛应用。

直到近年来，随着电化学技术和材料科学的发展，水系钠离子电池的研究取得了重大进展。

二、水系钠离子电池的优点1. 成本低：钠是地球上较为常见的金属元素之一，因此水系钠离子电池的成本相对较低。

2. 安全性高：钠离子电池采用水作为电解质，因此不会产生燃烧等安全问题。

3. 环保：水系钠离子电池的电解液为水，不会产生污染物。

4. 能量密度高：水系钠离子电池的能量密度可以达到锂离子电池的水平。

三、水系钠离子电池的应用前景由于水系钠离子电池具有成本低、安全性高、环保等优点，因此在能源储存方面具有广泛的应用前景。

1. 储能系统：水系钠离子电池可以用于储能系统，实现电网储能，提高电网稳定性和可靠性。

2. 新能源车辆：水系钠离子电池可以用于新能源车辆的动力系统，实现电动汽车的长续航里程和快速充电。

3. 太阳能和风能储存：水系钠离子电池可以用于太阳能和风能的储存，实现可再生能源的高效利用。

四、水系钠离子电池的挑战和解决方案尽管水系钠离子电池具有许多优点，但也面临着一些技术挑战。

钠离子电池技术研究的新进展
近年来，钠离子电池技术在以下几个方面取得了新的进展：
1.材料研究：
钠离子电池的电极材料是关键因素之一、过去，锂离子电池使用的钠离子电池材料往往不能直接应用于钠离子电池。

然而，随着材料研究的深入，一些新型材料如钠离子掺杂氧化锰（NaNi0.5Mn0.5O2）和钠离子掺杂磷酸铁锂（NaNiFePO4）等被发现具有良好的电化学性能和稳定性，为钠离子电池的应用奠定了基础。

2.电解液研究：
电解液是钠离子电池中的另一个关键组成部分。

近年来，研究人员通过对电解液的改进，如使用新型的有机盐和添加剂，成功提高了钠离子电池的离子传导性能和稳定性。

同时，为了提高电池的安全性，一些研究还探索了使用固态电解液替代液态电解液的可能性。

3.电池结构优化：
优化电池结构对于提高钠离子电池性能也是至关重要的。

研究人员通过改变电极和电解液之间的界面结构，如使用新型的复合电极材料或纳米材料、使用导电添加剂等，能够提高电池的电化学性能和循环稳定性。

4.应用领域拓展：
总的来说，钠离子电池技术在材料研究、电解液研究、电池结构优化以及应用领域拓展等方面都取得了新的进展。

然而，与锂离子电池相比，钠离子电池在电化学性能、循环寿命和能量密度等方面仍然有待提高。

因此，未来的研究重点应该放在进一步改进材料、电解液和电池结构，以及
提高钠离子电池的可靠性和安全性上。

随着研究的深入，钠离子电池有望成为一种具有广泛应用前景的新兴能源存储技术。

钠离子电池正极材料研究进展钠离子电池（SIB）作为锂离子电池的替代品，具有丰富的资源、低成本和高能量密度等优势，因此在能源存储领域受到了广泛的关注。

在SIB中，正极材料的选择对电池性能至关重要。

以下是钠离子电池正极材料研究的一些进展。

1.富钠材料富钠材料是目前最常用的钠离子电池正极材料之一、其中包括钠镍钴锰酸盐（NCM）和钠锰酸盐（NMO）。

这些材料具有较高的容量和较好的电化学性能，但其循环寿命相对较低，容量衰减严重。

因此，研究人员致力于改进其循环寿命和稳定性，如通过改变元素配比、添加表面涂层或改变结构等方法来增强其电化学性能。

2.富硅材料富硅材料是另一种被广泛研究的钠离子电池正极材料。

硅具有较高的理论容量，并且丰富、低廉。

然而，硅的体积膨胀特性导致其在充放电过程中易发生结构破坏，从而限制了其应用。

为了解决这个问题，研究人员采用了一系列策略，如纳米结构设计、合金化和包覆等，来提高硅材料的循环寿命和电化学性能。

3.磷酸盐材料磷酸盐材料由于其稳定性、安全性和低成本而备受关注。

目前，研究人员在钠离子电池正极材料中引入了多种磷酸盐材料，如三钠磷酸锰（N3P4）和六钠磷酸锰（Na6P4O12）。

这些材料具有较高的容量和较好的循环寿命，但其能量密度相对较低。

因此，需要进一步研究和改进，以提高其电化学性能。

4.氧化物材料氧化物材料，如氧化钠钛（Na2Ti3O7）和氧化钠铁（NaFeO2），因其稳定性和良好的循环性能备受关注。

这些材料具有较高的反应动力学和稳定性，可用于高功率和长循环寿命的钠离子电池。

此外，氧化物材料还有利于提高电池的安全性能。

总的来说，钠离子电池正极材料的研究进展涵盖了富钠材料、富硅材料、磷酸盐材料和氧化物材料等。

这些材料在提高钠离子电池的能量密度、循环寿命和安全性方面发挥着重要的作用。

随着对钠离子电池的深入研究和快速发展，相信这些材料的性能将得到进一步改善和优化，为更多的应用场景提供可靠的解决方案。

钠离子电池正负极材料研究新进展作者：周云来源：《时代汽车》2022年第20期摘要：对钠离子电池正负材料的研究始于20世纪，经历了由盛变衰的转变过程，但与此形成对比的是，钠离子元素明显显示出优势和发展前景。

钠离子电池的工作原理与锂离子电池相似，但其成本更低、也更安全，研究钠离子电池的正负材料尤为重要。

本文对现有钠离子正负材料进行了系统的综述。

首先介绍了各种正负材料的电化学结构和特性，并分析了钠离子电池正负材料的局限性。

钠离子电池储能过程中，较大的离子对材料结构有重要影响，导致能量密度损失，以及由于缓慢的反应动力学造成的功率密度下降。

在此基础上总结了目前的改性方法，如掺杂、镀层等。

通过对改性材料的研究，材料的电化学性能可以得到提高，为今后钠离子电池正负材料的应用奠定基础。

关键词：钠离子电池正负极材料研究进展1 引言具有高能量密度和寿命的锂离子电池已发展成为大规模应用的蓄电池，随着社会经济的发展，需求迅速增长。

未来锂离子电池的成本、开发和应用将受到极大的限制。

目前，全世界研究人员关注的焦点是可以取代锂离子电池，能够大规模生产和应用的电池。

钠离子电池与锂离子电池相似，含有钠离子电池的正极材料非常广泛，包括金属氧化物和氟化物等。

由于钠离子电池容量密度低，研究对象广，钠储量大，成本相对较低，可进行各种实验。

例如，金属氧化物包括单金属氧化物、多金属氧化物等。

在正材料离子钠电池充电实验中，通过电解液提取为负材料，电子也从负极变成正极材料。

放电过程虽然相反，但大体上类似于锂离子电池的嵌入和脱嵌机理。

本文主要分析了常规钠离子电池的一些正负材料及应用前景。

2 钠离子电池的研究背景早在150多年前，铅酸电池就已经开始广泛使用，具有较低的储能成本，没有记忆效应，可靠性高，但其使用寿命较短，能量密度低，污染问题严重。

高温钠硫电池发展了约50年，技术较为成熟。

钒氧化还原元素容量大，寿命长，安全性高，然而在应用过程中会受到低能量密度、高成本和钒毒性等特性的限制。

钠离子电池负极材料的研究进展张洁;杨占旭【摘要】Sodium ion batteries have attracted tremendous attentions due to its rich resources,low cost,high efficiency and good chemical stability,and can satisfy people's demand for energy in the new era,which are considered a top alternative to lithium-ion batteries.The research progress on sodium ion battery anode materials are reviewed in details in this paper, including carbon-based materials,low voltage metal phosphates,the sodium storage alloys,metal oxides,titanium-based materials,and other negative electrode materials.Then the characteristics of anode materials are discussed.Finally,some future directions for sodium-ion battery anode materials are pointed out.%钠离子电池具有资源丰富、成本低、效率高、化学性能稳定等优点,成为锂离子电池的理想替代品.主要阐述了钠离子电池负极材料的研究进展,包括碳基负极材料、低电压金属磷酸盐负极材料、合金类储钠负极材料、金属氧化物负极材料、钛酸盐类负极材料及其他负极材料,并对各类负极材料的性能进行了评价,最后对钠离子电池负极材料的发展方向做出了展望.【期刊名称】《辽宁石油化工大学学报》【年(卷),期】2016(036)001【总页数】5页(P7-11)【关键词】钠离子电池;负极;碳基材料;合金;金属氧化物【作者】张洁;杨占旭【作者单位】辽宁石油化工大学化学化工与环境学部,辽宁抚顺 113001;辽宁石油化工大学化学化工与环境学部,辽宁抚顺 113001【正文语种】中文【中图分类】TE662;O646.5锂离子电池具有循环性能好、比容量大、可快速充放电、体积小等一系列显著优点，广泛地应用于手机、笔记本电脑等电子设备。

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。

钠离子电池层状正极材料研究进展钠离子电池是一种新型的电池技术，具有高能量密度、高循环稳定性和低成本等优势，被认为是锂离子电池的理想替代品。

层状正极材料作为钠离子电池中的重要组成部分，对其性能具有重要影响。

近年来，钠离子电池层状正极材料的研究取得了一系列重要进展。

一、金属氧化物类层状正极材料金属氧化物类层状正极材料是钠离子电池中较为常见的正极材料之一、其中，氧化钠是一种具有较高容量和较高反应速率的钠离子电池正极材料。

但由于氧化钠存在结构失序和容量衰减等问题，限制了其在实际应用中的发展。

二、多孔碳材料和碳基复合材料多孔碳材料和碳基复合材料在钠离子电池层状正极材料领域也取得了重要进展。

这类材料具有高比表面积、优异的导电性能和良好的化学稳定性，能够承载较多的钠离子，并提高电池的循环性能和容量。

三、钠离子插层材料钠离子插层材料是一类能够插层钠离子的材料，其钠离子插层和脱插层反应过程实现了电池的充放电过程。

近年来，研究人员在层状正极材料的设计和制备方面取得了重要进展，包括过渡金属氧化物、过渡金属硫化物和多元硫化物等。

四、纳米材料纳米材料在钠离子电池层状正极材料研究中也发挥着重要作用。

纳米材料具有较小的晶粒尺寸和高比表面积，能够提高层状正极材料的离子和电子传输速率，从而提高电池的性能。

此外，钠离子电池层状正极材料的界面设计和合成方法也是当前研究的重点。

优化界面结构和材料的制备工艺，能够提高层状正极材料的电化学性能，实现更高的能量密度和更长的循环寿命。

总体来说，钠离子电池层状正极材料的研究进展正在推动钠离子电池技术的发展。

未来，随着材料科学和电化学领域的不断发展，相信钠离子电池层状正极材料会不断有新的突破和创新，从而实现钠离子电池技术的商业化应用。

浅谈钠离子电池电极材料研究进展摘要：钠和锂具有相似的物化性质，且钠资源丰富，成本低廉，是非常有发展潜力的电池体系，近年来得到了国内外研究人员的广泛关注。

简要综述了近年来钠离子电池的研究成果，就层状Na x MO2 (M ＝Co, Ni, Fe, Mn, V 等)材料、聚阴离子型材料等正极材料及碳基负极材料、金属或合金材料、金属氧化物、有机材料和非金属单质等负极材料进行了介绍，并对其存在的问题以及未来发展方向作了探讨。

关键词：钠离子电池，正极，负极1、引言随着电子设备、电动工具、小功率电动汽车等迅猛发展，研究高能效、资源丰富及环境友好的储能材料是人类社会实现可持续性发展的必要条件。

为满足规模庞大的市场需求，仅依靠能量密度、充放电倍率等性能衡量电池材料是远远不够的。

电池的制造成本与能耗是否对环境造成污染以及资源的回收利用率也将成为评价电池材料的重要指标。

[1]近年来，先进的储能系统都普遍采用锂离子电池技术，锂离子电池是发展前景最为明朗的高能电池体系，但是随着数码、交通等产业对锂离子电池依赖加剧，有限的锂资源必将面临短缺问题，锂元素昂贵且地壳中含量少，随着其逐渐应用于电动汽车，锂的需求量将大大增加，而锂的储量有限，且分布不均匀，这对于发展大规模储能的长寿命储能电池来说，可能会成为一个重要问题，也引起了人们的普遍担忧。

尤其是作为纯电动车的驱动电源和太阳能发电、风力发电的存储设备，高性能蓄电池的开发迫在眉睫。

鉴于此，人们迫切需要开发新型的长寿命储能器件。

[2]钠离子电池的研究开发在一定程度上可缓和因锂资源短缺引发的电池发展受限问题。

若在此基础上研制出性能优良、安全稳定的材料，钠离子电池将拥有比锂电池更大的市场竞争优势。

依据目前的研究进展，钠离子电池与锂离子电池相比有3个突出优势：①原料资源丰富易得，成本低廉，分布广泛；②钠离子电池的半电池电势较锂离子电势高0.3～0.4 V，即能利用分解电势更低的电解质溶剂及电解质盐，电解质的选择范围更宽；③钠电池有相对稳定的电化学性能，使用更加安全。

钠离子电池的研究进展与应用随着科技的发展，电子设备的需求不断增加，不仅要求设备使用寿命长，续航能力强，还要求能够高效、环保、安全地储存和输送能量。

而电池的发展成为解决这个问题的关键。

目前，锂离子电池被广泛应用，但是它也存在着不足之处：资源相对缺乏、成本高昂、热稳定性低等问题。

因此，另一种电池技术逐渐受到关注，那就是钠离子电池。

钠离子电池是一种新型的高性能、环保、低成本、高安全性的电池技术，它在储存和输送能量方面具有广阔的应用前景，尤其是在大型储能领域和电动汽车领域内，其前景更加广阔。

一、钠离子电池的优势1.钠资源丰富钠是一种在地球上储量丰富的金属元素，存在于许多岩石和海水中，储量远大于锂资源。

因此，钠电池在资源丰富性方面具有优势。

2.成本更低钠电池的成本更低，主要原因是钠的价格比锂更低。

而且，钠离子电池所使用的电解液和电极材料的造价也较低。

3. 安全性更高钠离子电池的材料相对稳定，不会像锂离子电池那样在过充或者过放时产生危险情况。

因此，相比于锂电池，钠离子电池更加安全。

4.能量密度较高钠离子电池在能量密度方面相对较高，尤其是钠离子电池的还原电位远高于锂离子电池，从而使得钠离子电池的储存能量密度更大。

二、钠离子电池的研究进展目前，钠离子电池的研究还处于起步阶段，但是已经取得了较大的进展。

下面是几个方面的研究进展介绍。

1.电解液研究电解液是钠离子电池的核心部分，它直接影响着电池的运行性能。

近年来，研究人员通过结构设计、添加添加剂等方式，成功地开发出了多种高性能的钠离子电解液。

2.电极材料研究电极材料是钠离子电池的另一个重要组成部分，它的稳定性和反应速度直接影响着电池的性能。

目前，许多研究人员已经开发出了锰酸钠、钛酸盐、钒酸盐、多壳层氧化物等电极材料，它们的优良性能吸引了不少研究者的关注。

3. 稳定性稳定性是评价钠离子电池性能的关键指标之一，它影响着电池的循环寿命和能量保持率。

近年来，许多研究人员通过优化材料表面性能、粒径控制、添加添加剂等方法，成功地提高了钠离子电池的稳定性。

水系钠离子电池正极一、引言水系钠离子电池是一种新型的能源存储系统，与传统的有机系锂离子电池相比，水系钠离子电池具有更高的安全性和更低的成本。

此外，由于钠资源在地球上分布广泛，水系钠离子电池在资源可持续性方面也具有显著优势。

正极材料是水系钠离子电池中的关键组成部分，其性能直接影响到电池的能量密度、功率密度和循环寿命等。

因此，开发高性能的水系钠离子电池正极材料具有重要意义。

二、水系钠离子电池正极材料类型及研究进展1. 锰基正极材料锰基正极材料因其资源丰富、环境友好和成本低廉而受到广泛关注。

常见的锰基正极材料包括MnO2、NaMnO4和Na0.44MnO2等。

这些材料在水系钠离子电池中表现出较高的工作电压和良好的循环稳定性。

然而，锰基正极材料也存在一些问题，如容量衰减快和倍率性能差等。

为了解决这些问题，研究者们通过元素掺杂、形貌控制和表面修饰等方法对锰基正极材料进行改性，取得了显著的效果。

2. 普鲁士蓝类似物正极材料普鲁士蓝类似物是一种具有开放框架结构的化合物，能够容纳大量的钠离子。

因此，普鲁士蓝类似物作为水系钠离子电池正极材料具有潜在的应用前景。

这类材料具有较高的理论容量和良好的循环稳定性。

然而，普鲁士蓝类似物正极材料在实际应用中仍存在一些问题，如结晶水的影响和容量衰减等。

针对这些问题，研究者们通过优化合成条件和表面修饰等方法进行改进，提高了普鲁士蓝类似物正极材料的性能。

3. 聚阴离子型正极材料聚阴离子型正极材料具有稳定的晶体结构和较高的工作电压，因此在水系钠离子电池中具有较好的应用前景。

常见的聚阴离子型正极材料包括磷酸盐、硫酸盐和硅酸盐等。

这些材料在水系钠离子电池中表现出较高的能量密度和良好的循环稳定性。

然而，聚阴离子型正极材料也存在一些问题，如电导率低和倍率性能差等。

为了提高聚阴离子型正极材料的性能，研究者们通过元素掺杂和碳包覆等方法进行改性，取得了良好的效果。

三、水系钠离子电池正极材料面临的挑战与展望尽管水系钠离子电池正极材料在近年来取得了显著的研究进展，但仍面临一些挑战。

钠离⼦电池电极材料研究进展⽂/张宁刘永畅陈程成陶占良陈军，南开⼤学化学学院天津化学化⼯协同创新中⼼，转⾃：能源情报早在20世纪80年代，钠离⼦电池(Sodiumionbatteries,SIBs)和锂离⼦电池同时得到研究，随着锂离⼦电池成功商业化，钠离⼦电池的研究逐渐放缓。

钠与锂属于同⼀主族，具有相似的理化性质(表1)，电池充放电原理基本⼀致(图1)。

充电时，Na 从正极材料(以NaMnO2为例)中脱出，经过电解液嵌⼊负极材料(以硬碳为例)，同时电⼦通过外电路转移到负极，保持电荷平衡；放电时则相反。

与锂离⼦电池相⽐，钠离⼦电池具有以下特点：钠资源丰富，约占地壳元素储量的2.64%，⽽且价格低廉，分布⼴泛。

然⽽，钠离⼦质量较重且半径(0.102nm)⽐锂(0.069nm)⼤，这会导致Na 在电极材料中脱嵌缓慢，影响电池的循环和倍率性能。

同时，Na /Na电对的标准电极电位(-2.71VvsSHE)⽐Li /Li⾼约0.3V(-3.04VvsSHE)，因此，对于常规的电极材料来说，钠离⼦电池的能量密度低于锂离⼦电池。

锂离⼦电池作为⾼效的储能器件在便携式电⼦市场已得到了⼴泛应⽤，并向电动汽车、智能电⽹和可再⽣能源⼤规模储能体系扩展。

从⼤规模储能的应⽤需求来看，理想的⼆次电池除具有适宜的电化学性能外，还必须兼顾资源丰富、价格廉价等社会经济效益指标。

最近，⼆次电池在对能量密度和体积要求不⾼的智能电⽹和可再⽣能源等⼤规模储能的应⽤，使得钠离⼦电池再次得到⼈们密切关注。

根据钠离⼦电池的充放电原理可以看出，电极材料是钠离⼦电池技术的关键，只有研发出适于钠离⼦稳定脱嵌的正负极材料，才能推进钠离⼦电池的实⽤化。

图2给出了钠离⼦电池正负极电极材料的理论容量和电压关系图，正极材料主要包括层状材料和聚阴离⼦材料等；负极材料主要包括嵌⼊类材料(碳材料等)、合⾦类材料(Sn，Sb，P等)和转化类材料(⾦属氧化物/硫化物)等。

摘要随着高性能电极材料的开发和储钠机理的研究，钠离子电池的电化学性能得到极大的提升。

硬碳作为公认的最成熟和最具商业化潜质的负极材料，仍面临着首次库仑效率低、倍率性能较差等问题。

同时，科研人员投入巨大精力深入研究硬碳储钠机理，探索提高性能和降低成本的合成方法。

但对于储钠机理仍存在分歧，尤其对低压平台区的储钠机制有较大争议。

本工作通过对近期文献的综合分析，基于硬碳材料的嵌入、吸附及纳米孔填充三种不同储钠过程，着重介绍了“嵌入-吸附”“吸附-嵌入”和其他多种形式的复合储钠机理。

随后，在深入了解硬碳材料储钠机理的基础上，分析了比表面积、孔隙、缺陷、层间距和官能团等对硬碳负极材料倍率性能和首次库仑效率的影响。

同时介绍了结构优化和涂覆涂层方法表面改性对改善硬碳负极材料倍率性能和首次库仑效率的影响。

为了促进硬碳的实际应用，阐述了电解质优化对ICE膜性能改善及倍率性能的影响。

综合分析表明，硬碳材料改性及电解液优化，有望同时实现高倍率性能、高首次库仑效率和循环稳定性。

关键词钠离子电池；硬碳；负极材料；首次库仑效率；倍率性能；储钠机理20世纪七八十年代，锂离子电池因其优异的电化学性质而迅速实现其商业化。

但锂资源有限且在世界范围内分布不均，限制其发展。

尤其锂资源在我国储存量少且需求量不断增加，无论是市场还是国家层面都亟需锂离子电池替代品的出现。

钠与锂为同一主族元素，有相似的物理化学性质，且钠地壳丰度(2.74%)比锂(0.0065%)高420多倍，分布广泛、价格低廉，因此钠离子电池成为锂离子电池的补充替代品进而得到研究人员的关注。

钠离子电池因与锂离子电池具有相似的物理化学性质、较低的成本、更高的安全性而成为锂离子电池优异的替代品。

电池材料与其工作电压、循环性能、能量密度、倍率性能等密切相关，而离子半径存在较大的差异性，使得在锂离子电池中广泛应用的石墨负极材料无法在钠离子电池中得到沿用，因此高能量密度材料的开发显得尤为重要。

水系钠离子电池正极材料及电解液研究进展
鲁明峻;吕奕菊;李伟;刘峥
【期刊名称】《电源技术》
【年(卷),期】2022(46)10
【摘要】水系钠离子电池是一种成本低、安全性高和环境友好的新一代电化学储能装置。

但其较窄的电化学稳定窗口(<1.5 V)和较低的能量密度限制了其发展。

因此,水系电池的研究重点应致力于拓宽水溶液电解质的稳定窗口,并寻找出更高容量的新型电极材料。

综述了近年来国内外水系钠离子电极材料如聚阴离子化合物、过渡金属氧化物和普鲁士蓝类似物的研究进展,也对水系钠离子电池用电解液的研究工作做了总结,讨论了水系钠离子电池未来挑战和发展前景。

【总页数】7页(P1081-1087)
【作者】鲁明峻;吕奕菊;李伟;刘峥
【作者单位】桂林理工大学化学与生物工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TM912
【相关文献】
1.熔盐法合成Na2/3 Ni1/3 Mn2/3 O2@C钠离子电池正极材料及其电化学性能
2.非水系锂空气电池的正极材料和电解液研究进展
3.ICP-OES用于锂/钠离子电池三元正极材料及其前驱体中Li/Na元素含量的测定
4.硫酸盐功能电解液增强水系钠离子电池NaTi_(2)(PO_(4))_(3)/C负极材料电化学性能的研究
5.3.9 V电化学稳定窗口的乙酸盐电解液用于低成本高性能的水系钠离子电池
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CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2018年第37卷第8期·3056·化 工 进展钠离子电池正极材料研究进展王勇1，刘雯1，郭瑞1，罗英2，解晶莹1，2（1上海空间电源研究所空间电源技术国家重点实验室，上海 200245；2上海动力储能电池系统工程技术有限公司，上海 200241）摘要：钠离子电池与锂离子电池工作原理相似，却有着更低的成本和更高的安全性。

在钠离子电池中，正极材料的研究尤为重要。

本文对现有的钠离子电池正极材料进行了系统性的归纳，首先介绍了各类正极材料的结构和电化学特性，基于此分析目前钠离子电池正极材料面临的两个主要制约因素：一是钠离子半径大，充放电过程中对材料结构的影响大，导致容量衰减迅速；二是动力学过程慢，导致其倍率性能差。

在此基础上归纳了现有的各类钠离子电池正极材料的改性方法如掺杂、包覆等。

总结了材料改性及改善材料电化学性能的方法以及应用在现有材料中时所获得的效果，基于此为未来的钠离子电池正极材料及其改性研究提供了基础。

关键词：储能；钠离子电池；正极材料；低成本中图分类号：O646.21 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2018）08–3056–11 DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2017-1761Recent development of cathode materials for sodium-ion batteriesWANG Yong 1, LIU Wen 1, GUO Rui 1, LUO Ying 2, XIE Jingying 1, 2（1State Key Laboratory of Space Power-Sources Technology, Shanghai Institute of Space Power-Sources, Shanghai200245, China; 2Shanghai Power & Energy Storage Battery System Engineering Tech. Co., Ltd.,Shanghai 200241, China ）Abstract ：Considerable attention on next generation rechargeable battery has been attracted bysodium-ion batteries （SIB ）, due to the similar working mechanism and electrochemistrical properties to lithium-ion batteries. In this paper, review of cathode materials of SIB has been made. Typical properties of different cathode materials were introduced firstly. Two major deficiencies of large ionic radius and slow diffusion velocity were pointed out. On the one hand, sodium ion owned larger ion radius, which will cause structural wreck during cycling. On the other hand, larger ion radius may cause a slower kinetics, which will indicate a poor rate performance. Then, different modification methods and their performance in application was reviewed. This review provides a foundation for future investigation of the cathode materials of sodium-ion batteries.Key words ：energy storage system; sodium-ion battery; cathode material; low-cost随着科学技术的不断更新和发展，人们的生活水平日益提高，对能源的消耗也随之剧增。

水溶液钠离子电池及其关键材料的研究进展杨汉西;钱江锋【摘要】钠离子电池具有资源与成本等方面明显的优势,正成为新一代储能技术的发展热点.对于大规模、固定式储能场合,水溶液钠离子电池更为安全可靠、价格低廉、环境友好,理论上具有广泛的应用前景.然而,水溶液钠离子电池在材料选择和应用方面所面临的问题也非常复杂.针对这些问题,本文简要分析了水系储钠材料与电极反应的特殊性,介绍了水系钠离子电池的研究进展,同时结合本课题组的研究工作讨论了相关的技术发展方向.【期刊名称】《无机材料学报》【年(卷),期】2013(028)011【总页数】7页(P1165-1171)【关键词】钠离子电池;水溶液体系;储钠材料;综述【作者】杨汉西;钱江锋【作者单位】武汉大学化学与分子科学学院,武汉430072;武汉大学化学与分子科学学院,武汉430072【正文语种】中文【中图分类】TQ174大规模储电是当今新能源技术发展的关键问题之一。

无论是可再生新能源(如光电与风电)的高效利用, 还是基于电动车辆的未来清洁交通, 均需要廉价高效的大规模储电作为技术支持[1-3]。

在现有的规模储能方式中, 二次电池技术以其简单高效的特点受到广泛的关注, 成为近年来应用发展的主流方向。

然而, 现有的二次电池体系几乎都难于满足大规模储电的应用要求。

传统的铅酸、镉镍电池含有大量有害的重金属元素, 大规模应用会污染环境; 镍氢、全钒液流电池采用了昂贵的稀有金属, 资源与价格上难于满足大规模储电的成本要求。

虽然先进的锂离子电池被认为是储能技术的理想体系, 但是地球上锂的资源储量能否支持大规模储能应用, 仍是备受争议的问题[4-5]。

原则上,适合于大规模储电应用的二次电池体系必须具有资源广泛、价格低廉、环境友好、安全可靠的特点,同时兼顾能量密度、功率密度等电化学性能指标要求。

可以说, 研制能够满足这些要求的储能电池体系是材料和能源领域面临的重大技术挑战。

从资源和环境等方面考虑, 钠离子电池作为储能应用具有很大的优势, 近年来再次引起研究人员广泛的兴趣[6-8]。

新型钠离子电池正极材料的研究随着移动电子设备的普及和节能环保意识的增强，新型钠离子电池逐渐受到广泛关注，其作为一种理想的替代品，将对传统锂离子电池产生巨大的影响。

而正极材料作为电池中的核心部分，其性能的提升将直接影响到钠离子电池的发展。

本文将围绕新型钠离子电池正极材料的研究进展进行论述。

首先，近年来，钠离子电池正极材料的研究取得了长足的进展。

以过渡金属氧化物为代表的正极材料，由于其高比容量、良好的循环稳定性和较低成本等优势，受到了广泛研究。

不论是钴酸钠、镍酸钠还是锰酸钠等氧化物正极材料，都在性能和稳定性上得到了极大的提升。

此外，钠离子电池正极材料的多样性也为其应用提供了广阔的空间。

不仅过渡金属氧化物，钠离子电池正极材料还包括钒、磷酸盐、硅等其他化合物，这些材料的研究将为钠离子电池的发展提供更多的选择。

其次，新型钠离子电池正极材料的研究也涉及到材料的微观结构和电子结构的调控。

通过调控材料的晶体结构和表面形貌，可以有效提高材料的电子传输速度和离子扩散速率，从而提升正极材料的电化学性能。

例如，通过导入掺杂元素、调整晶体结构、合成纳米材料等方法，可以提高材料的离子扩散系数和电子传输速率。

此外，通过原位测量、计算模拟等手段，可以揭示材料电化学行为的本质，有助于深入理解材料的储能机制，进而指导材料的设计和合成。

这些研究将为新型钠离子电池正极材料的优化设计提供理论支持。

再次，钠离子电池正极材料的界面性能也是研究的一个重要方向。

界面问题，包括电极和电解质之间、电极与集流体之间的界面，是影响钠离子电池性能和循环寿命的重要因素。

因此，研究者们通过表面修饰、增加界面缓冲层等手段，来提高正极材料与电解质的相容性和界面稳定性。

此外，钠离子电池正极材料的组装技术也备受关注。

通过采用新的组装方式和工艺，如柔性电极设计、纳米包覆等方法，不仅可以提高电池的能量密度和功率密度，还可以实现快速充放电和长循环寿命等要求。

最后，由于钠离子电池正极材料的制备工艺和杂质控制等方面的局限性，其性能尚未达到理想的水平。

钠离子电池研究进展一、本文概述随着全球能源需求的持续增长，以及对环境保护和可持续发展的日益关注，高效、环保、可再生的能源存储技术已成为当前研究的热点。

其中，钠离子电池作为一种新型的二次电池，凭借其原料丰富、成本低廉、环境友好等优势，近年来受到了广泛的关注。

本文旨在综述钠离子电池的研究进展，包括其基本原理、材料体系、制造工艺以及应用前景等方面的内容，以期为钠离子电池的进一步研究和应用提供参考和借鉴。

通过深入了解钠离子电池的研究现状和发展趋势，我们有望为未来的能源存储技术找到更加环保、经济、高效的解决方案。

二、钠离子电池的基本原理与结构钠离子电池（Sodium-ion Batteries，SIBs）是一种新型的可充电电池技术，其基本原理与已广泛应用的锂离子电池（LIBs）相似，主要区别在于阳离子从锂变为钠。

钠离子电池的核心组成部分包括正极、负极、电解质以及隔膜。

正极材料：正极是钠离子电池的重要组成部分，其性能直接影响电池的能量密度和循环寿命。

目前，研究者们已经开发出多种适用于钠离子电池的正极材料，如层状氧化物（如NaCoO₂、NaMnO₂等）、聚阴离子型化合物（如NaFePO₄、Na₃V₂(PO₄)₃等）以及普鲁士蓝类似物等。

这些材料具有高的钠离子存储容量和良好的结构稳定性，使得钠离子电池具有较高的能量密度和循环稳定性。

负极材料：负极材料在钠离子电池中同样扮演着关键角色。

目前，碳基材料（如硬碳、石墨等）是最常用的钠离子电池负极材料，它们具有较高的比容量和良好的循环性能。

研究者们还在探索其他新型负极材料，如金属氧化物、硫化物和合金等，以进一步提高钠离子电池的性能。

电解质：电解质是钠离子电池中连接正负极的关键部分，负责离子的传输。

常用的电解质包括有机液体电解质、无机固体电解质和聚合物电解质等。

这些电解质需要具有良好的离子导电性、化学稳定性和机械强度，以确保电池的安全性和性能。

隔膜：隔膜位于正负极之间，用于防止电池内部短路。