Batteries & Supercaps:亚纳米材料在储能应用中的最新进展

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亚纳米材料(SNMs)由于超高的比表面积和接近100%的表面原子暴露率,具有快速的电子/离子传输和独特的类聚合物性质,使其在锂/钠离子电池、锂空气电池和锂硫电池等储能领域中有着广阔的应用前景。


SNMs是指在三维空间中至少在一个维度上特征尺寸小于1纳米的纳米材料。当材料的尺寸减小到1纳米以下时,由于电子和能带结构的变化,它们的性质通常会发生质的飞跃。因而,与较大尺寸的纳米材料相比,这些突破传统纳米尺度的SNMs往往具有更高的比表面积、更多的活性位点和不同于传统纳米材料的特殊性质(比如类聚合物性质),这为进一步提高纳米复合材料的储能应用性能提供了巨大机会。然而,到目前为止,SNMs在储能中的应用还缺乏相关的综述。


近日,北京航空航天大学的刘俊利副教授和张瑜教授总结了SNMs的结构优势及其合成方法,系统讨论了SNMs用于先进电池储能系统的最新进展,并对SNMs在储能器件中的应用进行了总结和展望。



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首先,论文总结了SNMs的结构优势,包括超高的比表面积、接近100%的表面原子暴露率、丰富的活性位点、快速的电子/离子传输和类聚合物性质等优点,使其成为构建先进储能器件有前途的材料部件。


其次,总结了SNMs的合成方法,重点讨论了在“良溶剂-不良溶剂”体系中合成SNMs,以及最新发展的制备SNMs通用的合成方法——团簇-晶核共组装方法。


随后,阐述了SNMs用于电极材料、隔膜和电解质设计的成功实例,从而揭示了SNMs在储能应用中的实用性。


最后,指出了SNMs在大规模储能中面临的挑战,并对SNMs的未来研究方向进行了展望。旨在为SNMs的设计和制备提供新的见解,以进一步开发高性能的储能设备。

文信息

Sub-1 nm Nanomaterials Applied in Energy Storage

Guobao Yuan, Prof. Junli Liu, Prof. Yu Zhang

本文第一作者为博士研究生袁国包,通讯作者为刘俊利副教授和张瑜教授。


Batteries&Supercaps

DOI: 10.1002/batt.202300623


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