羰基化合物在新型绿色能源有机钠离子电池中的应用

发布时间：2021-03-30 04:47

　　有机钠离子电池是一种以有机物作为电极材料的新型二次电池。但有机物作为钠离子电池电极材料仍存在较低的氧化还原电位、高的溶解性和低的导电性等问题。解决这些问题通常采用引入吸电子基团来提高氧化还原电位,形成聚合物来降低溶解性和引入导电基底增加导电性等方法。着重关注羰基化合物作为钠离子电池电极材料,分别介绍羰基化合物/聚合物及其与导电基底形成的复合物和柔性电极在钠离子电池中的应用。 

【文章来源】：化学教育(中英文). 2020,41(18)北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

钠离子电池工作原理图[3]

钠离子电池正极一般采用层状过渡金属氧化物,如Na0.44MnO2、NaCoO2、Na0.67Fe0.5Mn0.5O2等,负极采用无定形碳、金属氧化物/硫化物、合金等。当前无论是锂离子电池还是钠离子电池都主要是以无机材料作为电极材料,而绝大多数无机材料都来自于可耗尽的矿产资源,其合成和提炼不仅需要消耗能源,而且会产生大量碳排放,由于其难以回收利用会对环境造成影响。相比之下,有机材料具有更多的优点(如图2所示),包括更好的氧化还原稳定性,结构多样性,环境友好性以及易于回收、处理等。最重要的是,有些有机化合物可直接从生物质中获得或由其衍生物制备,这可以减少能量消耗和二氧化碳的释放。此外,有机物还具有结构和官能团的可调性,其氧化还原过程和多电子反应特性可以通过有机合成方法来调节。因此,有机电极材料应用于钠离子电池可以实现新型电池的跨越式发展,有利于开发新一代绿色电池,已经引起了研究者的广泛研究热潮[5-7]。2 小分子羰基化合物在钠离子电池中的应用

2 小分子羰基化合物在钠离子电池中的应用到目前为止,含氮杂环化合物、有机自由基化合物和羰基化合物等已经被证实可以作为有效的电化学活性材料而应用于钠离子电池。其中羰基化合物由于具有多电子反应和高比容量的优点而引起了广泛的关注。本文主要集中介绍羰基化合物在钠离子电池中的应用。目前,电活性羰基化合物可分为3种类型,即酸酐(图3(a)),醌(图3(b))和羧酸盐(图3(c))。对于酸酐:酸酐可以直接与芳族多环相连接,通过离域分散负电荷;对于醌:羰基基团与共轭环直接连接,共轭环可通过还原形成另外的芳族体系;对于羧酸盐:羧酸钠与芳环连接,芳环可以产生含有二钠的共轭体系。相比之下,酸酐展现出高比容量,醌展现出较高的氧化还原电位,而羧酸盐则展示出较低的钠离子插入电压,仅可用作负极材料。

【参考文献】：
期刊论文
[1]电活性有机材料在钠离子电池中的研究进展[J]. 肖遥,邓雯雯,李长明.  功能材料. 2019(02)
[2]新型柔性储能器件:柔性锂离子电池[J]. 孙磊.  化学教育(中英文). 2019(04)



本文编号：3108889