Small Methods: 钠离子电池负极/多孔碳复合材料的合成策略与结构设计

多孔碳材料,由于其独特的性质,如高比表面积、活性位点易于到达、孔结构容易调控、传质扩散优异等,引起了大量的研究,并广泛应用于储能、吸附、水净化、药物传送、催化和传感器等领域。在钠离子电池储能领域,将合金型或转化型负极材料与多孔碳材料进行复合,可有效缓解电极材料在循环过程中体积形变较大和电极粉化的问题,同时改善材料的电子电导差、首圈库伦效率低的缺点。因此,合理设计与高性能负极材料有效结合的多孔碳基材料,将对促进高性能钠离子电池负极材料的发展具有重要价值。

近日,澳大利亚伍伦贡大学侴术雷教授应邀在Small Methods上发表了题为”Synthesis Strategies and Structural Design of Porous Carbon-Incorporated Anodes for Sodium-Ion Batteries”的综述文章。作者归纳了近年来多孔碳材料的研究进展,包括无定型多孔碳、多孔石墨烯、异质原子功能化的多孔碳、生物质衍生多孔碳和金属有机骨架(MOF)衍生多孔碳等,同时还针对各类多孔碳材料的合成与多孔调控策略进行了阐述。进一步地,针对近年来与多孔碳复合后性能得到显著提升的金属氧化物、金属硫化物、磷/金属磷化物及其他金属/合金类等负极材料,系统介绍了在制备方法、结构控制、反应机制和电化学性能等方面的研究进展。最后,作者展望了提高此类材料电化学性能依然存在的挑战。鉴于碳材料的革命性意义和多孔结构的优势,更多可能的复合途径依然值得继续探索,从而为多孔碳材料在先进钠离子电池负极材料中的应用提供更多指导。

相关文章在线发表在Small Methods(DIO: 10.1002/smtd.201900163)上。第一作者为四川大学与伍伦贡大学联合培养博士生王恩慧与伍伦贡大学博士生陈明哲,四川大学郭孝东教授为共同通讯作者。