Small Methods:基于金属还原反应制备先进电化学储能材料的研究进展

金属还原反应(Metallic reduction reactions, MRRs)是一种十分经典且应用广泛的材料制备方法,许多金属如钛、钽、钒的生产都以MRRs为基础。由于MRRs可制备材料的多样性,自21世纪以来,该制备技术在电化学储能领域受到越来越多的关注,可用来制备多种微纳结构的储能材料。相比于其它方法,MRRs在结构设计、制备灵活度、低成本、循环利用、规模化生产等方面有明显优势。

近日,中南大学化学化工学院王海燕课题组系统总结了MRRs技术在电化学储能领域的最新研究进展,重点关注金属镁、铝、锌、锂还原剂在碳、硅、锗、锑、钛等材料的合成与应用,所合成的材料结构包括空心多孔结构、核壳结构、蛋黄-蛋壳结构和其它1维/2维/3维微纳结构,同时包括界面改性和富缺陷材料结构设计,应用领域包括锂离子电池、锂硫电池、钠离子电池、超级电容器等。该综述还总结了MRRs技术面临的挑战,并对未来的应用进行了展望:MRRs虽然在制备多孔材料方面优势显著,但是多孔材料的低振实密度限制了其发展,后续工作需要进一步关注MRRs所得材料的低振实密度问题;MRRs通常为放热反应,过量放热导致的局部热积聚是破坏材料结构的重要诱因;现有金属还原剂和MRRs技术的应用仍然比较局限,未来可拓展MRRs技术在更多储能领域(如锌离子电池、铝离子电池等)中得到应用。MRRs技术在材料制备领域有明显特色和优势,如果能有针对性的克服不足,相信该技术在储能领域会有更好的应用前景。相关论文“Advanced Materials Prepared via Metallic Reduction Reactions for Electrochemical Energy Storage”在线发表于Small Methods(DOI:10.1002/smtd.202000613)上。第一作者为中南大学化学化工学院19级博士生张佳明。