Functional Materials for Rechargeable Batteries

Advanced Materials - Tập 23 Số 15 - Trang 1695-1715 - 2011
Fangyi Cheng1, Jing Liang2, Zhanliang Tao2, Jun Chen2
1Key Laboratory of Advanced Energy Materials Chemistry (Ministry of Education), Chemistry College, Nankai University, Tianjin, China
2Key Laboratory of Advanced Energy Materials Chemistry, (Ministry of Education), Chemistry College, Nankai University, No. 94 Weijin Road, Tianjin 300071, China

Tóm tắt

AbstractThere is an ever‐growing demand for rechargeable batteries with reversible and efficient electrochemical energy storage and conversion. Rechargeable batteries cover applications in many fields, which include portable electronic consumer devices, electric vehicles, and large‐scale electricity storage in smart or intelligent grids. The performance of rechargeable batteries depends essentially on the thermodynamics and kinetics of the electrochemical reactions involved in the components (i.e., the anode, cathode, electrolyte, and separator) of the cells. During the past decade, extensive efforts have been dedicated to developing advanced batteries with large capacity, high energy and power density, high safety, long cycle life, fast response, and low cost. Here, recent progress in functional materials applied in the currently prevailing rechargeable lithium‐ion, nickel‐metal hydride, lead acid, vanadium redox flow, and sodium‐sulfur batteries is reviewed. The focus is on research activities toward the ionic, atomic, or molecular diffusion and transport; electron transfer; surface/interface structure optimization; the regulation of the electrochemical reactions; and the key materials and devices for rechargeable batteries.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

10.1021/cr020730k

2009, Advanced Batteries: Materials Science Aspects

2002, Handbook of Batteries

2010, Measuring the Information Society 2010

Annual Energy Outlook 2010

10.1002/adma.200903328

10.1007/s11837-010-0129-0

10.1021/cr020731c

10.1002/adma.201000717

1998, Lithium Ion Batteries: Fundamentals and Performance

2002, Advances in Lithium‐Ion Batteries

2009, Lithium Batteries: Science and Technology

10.1002/(SICI)1521-4095(199807)10:10<725::AID-ADMA725>3.0.CO;2-Z

10.1038/35104644

10.1002/anie.200702505

10.1002/adma.200901710

10.1021/cm901452z

10.1021/cm902696j

10.1016/j.electacta.2009.03.068

10.1149/1.3258274

10.1149/1.1896526

10.1149/1.2149306

10.1021/cm902627w

10.1126/science.1122152

10.1038/nmat2418

10.1002/adfm.200901730

10.1149/1.2360019

10.1021/nl8024328

10.1021/nl803394v

10.1021/ja067733p

10.1021/ja0681927

10.1021/nn9012065

10.1002/anie.200803431

10.1021/ja905488x

10.1149/1.1837571

10.1016/S0167-2738(02)00134-0

10.1016/j.ssi.2008.01.079

10.1016/j.electacta.2009.12.079

10.1002/anie.200802539

10.1002/adma.200802998

10.1038/nature07853

10.1021/cm050999v

10.1038/nmat2251

10.1038/nmat2230

10.1021/cm0617182

10.1149/1.2192695

10.1038/nmat2245

10.1002/adfm.200801522

10.1002/adfm.200600938

10.1021/cm902118m

10.1038/nmat1368

10.1002/adfm.200900414

10.1021/cm062246u

10.1002/anie.200903587

10.1038/nmat2007

10.1038/nmat2590

10.1021/cm801036k

10.1021/ja805543p

10.1021/cm902023h

10.1021/cr941181o

10.1002/chem.200500883

10.1002/adma.200602584

10.1038/nmat2372

10.1021/ja9024897

10.1002/adma.200902795

10.1002/adma.200901079

10.1016/S0167-2738(98)00275-6

10.1002/adma.200901427

10.1002/smll.200900382

10.1002/er.1669

10.1016/j.jpowsour.2006.09.084

10.1002/anie.200906287

10.1002/adma.200700621

10.1038/nnano.2007.411

10.1002/adma.200903755

10.1002/adma.200901846

10.1002/anie.200901723

10.1002/adma.200701364

10.1002/adma.200802290

10.1002/adma.200803439

10.1002/adma.200900235

10.1021/nn901409q

10.1038/nmat2725

10.1126/science.276.5317.1395

10.1149/1.1390715

10.1002/adma.200602035

Industry’s First Tin‐Based Anode Battery With 30 percent More Capacity http://www.physorg.com/news3061 accessed May 2010.

10.1038/35035045

10.1002/adfm.200801095

10.1021/nl0725906

10.1002/adma.200702412

10.1021/nn900432u

10.1002/adma.200800596

10.1002/adma.200904285

10.1002/adfm.200801386

10.1002/adfm.200601186

10.1038/nmat1672

10.1016/j.jpowsour.2005.03.143

10.1021/ar7000952

10.1016/j.jpowsour.2009.06.089

10.1149/1.2426871

10.1038/nature03186

10.1021/cr030203g

10.1021/ma062804q

10.1021/ja905208f

10.1021/cm060223

10.1002/pi.2716

10.1002/adma.200900470

10.1016/S0378-7753(01)00888-6

10.1126/science.260.5105.176

McBreen J., 1999, Handbook of Battery Materials

10.1149/1.2059264

10.1021/cm021312z

10.1016/j.ijhydene.2003.10.006

10.1016/S0925-8388(01)01515-8

10.1149/1.1836480

10.1149/1.1391567

10.1149/1.1393355

10.1149/1.1344518

10.1016/S1002-0721(09)60054-5

10.1016/j.jpowsour.2009.12.094

10.1016/j.jpowsour.2005.02.073

10.1039/b004542j

10.1021/cm060867h

10.1021/jp808715z

10.1016/j.jpowsour.2010.05.068

10.1002/cphc.200900665

10.1016/j.jpowsour.2008.11.127

10.1016/j.jpowsour.2010.03.080

10.1021/cg7012123

10.1039/c0cc00155d

10.1002/anie.200460053

10.1021/jp051948o

10.1021/cg060524w

10.1149/1.3446847

10.1007/s003390100775

10.1038/35104634

Willems J. J. G., 1984, Philips J. Res., 39, 1

10.1016/0013-4686(94)00356-6

10.1016/S0925-8388(00)01049-5

10.1002/1527-2648(200107)3:7<481::AID-ADEM481>3.0.CO;2-O

10.1016/j.jallcom.2008.07.093

10.1002/er.1609

10.1149/1.2085893

10.1016/j.jpowsour.2006.10.036

10.1016/S0925-8388(96)03031-9

10.1016/j.jallcom.2008.01.134

10.1016/j.jallcom.2009.07.004

10.1016/S0925-8388(96)02671-0

10.1524/zpch.1994.183.Part_1_2.379

10.1016/S0925-8388(99)00358-8

10.1002/adem.200500022

10.1007/s003390100783

10.1023/B:JMSC.0000039226.97226.46

10.1016/j.jpowsour.2007.08.052

Battery Recycling http://www.batterycouncil.org/LeadAcidBatteries/BatteryRecycling/tabid/71/Default.aspx accessed May 2010.

10.1016/0378-7753(96)02296-3

Karami H., 2009, Int. J. Electrochem. Sci., 4, 414, 10.1016/S1452-3981(23)15152-2

10.1016/j.jpowsour.2007.04.077

10.1039/b205306c

10.1149/1.1646831

10.1016/j.jpowsour.2005.11.021

10.1016/j.matchemphys.2007.09.045

10.1016/j.jpowsour.2004.11.004

10.1023/A:1015561326014

10.1007/s10800-009-9852-z

10.1023/B:JACH.0000042669.25031.dd

10.1016/j.scriptamat.2009.04.021

10.1007/s10800-006-9127-x

10.1016/j.jpowsour.2008.12.077

10.1016/j.jpowsour.2007.08.033

10.1007/s10008-008-0547-x

10.1016/j.jpowsour.2008.12.093

10.1039/b401115e

10.1007/s10800-007-9381-6

10.1016/j.jpowsour.2009.02.030

10.1016/j.jpowsour.2009.01.014

10.1016/j.jpowsour.2006.03.022

10.1016/j.jpowsour.2008.11.119

10.1016/j.jpowsour.2006.02.095

10.1021/ja020812q

10.1016/0378-7753(89)80037-0

M.Skyllas‐Kazacos R. G.Robins US Patent No. 849 094 1986.

10.1002/er.1658

10.1016/j.electacta.2006.08.052

10.1007/BF01016050

10.1016/j.electacta.2006.08.052

10.1016/S0013-4686(02)00546-7

10.1016/j.elecom.2009.10.006

10.1016/j.elecom.2010.09.013

10.1016/j.memsci.2005.12.028

10.1016/j.memsci.2008.08.025

10.1016/j.elecom.2007.12.025

10.1021/jp054092w

10.1016/j.jpowsour.2007.01.069

10.1149/1.3456625

10.1016/j.memsci.2007.11.055

10.1007/b104480

10.1039/B917117G

10.1039/b913260k

10.1016/j.elecom.2010.09.018

10.1016/j.jpowsour.2010.02.008

10.1149/1.1630594

10.1016/j.jpowsour.2010.05.008

10.1023/A:1021228304148

10.1016/j.jpowsour.2007.09.006

10.1039/b915478g

10.1016/j.elecom.2007.04.021

10.1016/j.jpowsour.2010.01.015

10.1016/j.carbon.2010.04.044

10.3724/SP.J.1077.2010.00659

Sudworth J. L., 1985, Sodium Sulfur Battery

10.1111/j.1744-7402.2004.tb00179.x

10.1016/j.jpowsour.2008.03.052

10.1016/j.ssi.2008.01.070

10.1016/j.ssi.2004.02.049

10.1016/j.jpowsour.2009.11.120

10.1016/j.ssi.2004.02.049

10.1007/s10008-010-1053-5

10.1007/BF00540440

10.1111/j.1151-2916.2000.tb01646.x

10.1016/S0378-7753(98)00190-6

10.1016/j.jpowsour.2009.06.041

10.2320/jinstmet.72.581

10.1016/j.electacta.2010.07.040

10.1007/s11837-010-0132-5

10.1149/1.2164607

10.1016/j.jpowsour.2005.05.037

10.1016/j.jpowsour.2006.11.083

10.1038/35037553

10.1002/adma.200701495

10.1021/cm9016497

10.1039/c002456b

10.1002/adma.201003560

10.1002/aenm.201000010

10.1021/jp908090s

10.1021/jp102019y

10.1149/1.3363047

10.1021/ja9093814

10.1021/ja056811q

10.1016/j.jpowsour.2007.06.180

10.1002/anie.200705648

10.1016/j.jpowsour.2009.09.030

10.1021/ja1036572

10.1038/nchem.931

10.1016/S0378-7753(01)00889-8

10.1016/j.jpowsour.2009.06.035

10.1016/j.elecom.2009.07.019

10.1016/j.enpol.2008.09.037

Roberts B. P., 2009, IEEE Power & Energy Magazine, 33

Bito A., 2005, Power Engineering Society General Meeting, 2005, 1232

Roberts B. P., 2008, IEEE Power and Energy Society General Meeting–Conversion and Delivery of Electrical Energy in the 21st Century

10.1021/ar800229g

10.1021/cr020740l

10.1002/aenm.201000002

10.1038/nmat2920

10.1126/science.1198591