Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Vật liệu điện cực dung lượng cao cho lưu trữ năng lượng điện hóa: Vai trò của các hiệu ứng nano quy mô
Tóm tắt
Bài tổng quan này tóm tắt trạng thái hiện tại của các vật liệu điện cực tiên tiến được sử dụng cho pin lithium-ion dung lượng cao và vai trò quan trọng của chúng trong việc cách mạng hóa lĩnh vực lưu trữ năng lượng điện hóa trong lĩnh vực điện tử tiêu dùng, vận tải và ứng dụng lưu trữ lưới điện. Chúng tôi thảo luận về vai trò của các hiệu ứng quy mô nano lên hiệu suất điện hóa của vật liệu điện cực cho pin dung lượng cao. Việc giảm kích thước hạt của các vật liệu điện cực chính từ kích thước micron xuống kích thước nanomet làm cải thiện đáng kể tỷ lệ khuếch tán ion và điện tử. Các lớp phủ vật liệu điện phân rắn dày nanomet (như oxynitride photphat lithium) và oxit (như Al2O3, ZnO, TiO2, v.v.) cũng cải thiện độ ổn định giao diện và khả năng tỷ lệ của nhiều hóa học pin. Chúng tôi giải thích những hiệu ứng này dựa trên các loại hóa học pin dung lượng cao khác nhau dựa trên cơ chế đệm và chuyển đổi.
Từ khóa
#vật liệu điện cực #pin lithium-ion #lưu trữ năng lượng điện hóa #hiệu ứng nano #hóa học pinTài liệu tham khảo
M S Whittingham, Chem. Rev. 104, 4271 (2004)
A K Shukla, V G Kumar and M K Ravikumar, Electrochemically enabled sustainability: Devices, materials and mechanisms for energy conversion edited by Kwong-Yu Chan, Chin-Ying Vanessa Li (CRC Press, 2014) p. 256
M S Whittingham, Prog. Solid State Chem. 12, 41 (1978)
K Mizushima, P C Jones, P J Wiseman and J B Goodenough, Mater. Res. Bull. 15, 783 (1980)
S K Martha, H Sclar, Z S Framowitz, D Kovacheva, N Saliyski, Y Gofer, P Sharon, E Golik, B Markovsky and D Aurbach, J. Power Sources 189, 248 (2009)
S Martha, E Markevich, V Burgel, G Salitra, E Zinigrad, B Markovsky, H Sclar, Z Pramovich, O Heik and D Aurbach, J. Power Sources 189, 288 (2009)
M Sathiya, G Rousse, K Ramesha, C Laisa, H Vezin, M T Sougrati, M -L Doublet, D Foix, D Gonbeau and W Walker, Nat. Mater. 12, 827 (2013)
A K Shukla and T P Kumar, J. Phys. Chem. Lett. 4, 551 (2013)
M M Thackeray, C S Johnson, J T Vaughey, N Li and S A Hackney, J. Mater. Chem. 15, 2257 (2005)
S K Martha, J Nanda, G M Veith and N J Dudney, J. Power Sources 199, 220 (2012)
M M Thackeray, S -H Kang, C S Johnson, J T Vaughey, R Benedek and S Hackney, J. Mater. Chem. 17, 3112 (2007)
M Sathiya, A M Abakumov, D Foix, G Rousse, K Ramesha, M Saubanère, M Doublet, H Vezin, C Laisa and A Prakash, Nat. Mater. (2014)
S K Martha, J Nanda, Y Kim, R R Unocic, S Pannala and N J Dudney, J. Mater. Chem. A 1, 5587 (2013)
S K Martha, J Nanda, G M Veith and N J Dudney, J. Power Sources 216, 179 (2012)
T R Penki, S Sekharappa, M Minakshi and N Munichandraiah, Meeting Abstracts, Electrochem. Soc., 81–81 (2014)
K Shiva, H R Matte, H Rajendra, A J Bhattacharyya and C Rao, Nano Energy 2, 787 (2013)
K Shiva, H Rajendra, K Subrahmanyam, A J Bhattacharyya and C Rao, Chemistry-A Eur. J. 18, 4489 (2012)
M K Jana, H Rajendra, A J Bhattacharyya and K Biswas, Cryst. Eng. Comm. 16, 3994 (2014)
W -J Zhang, J. Power Sources 196, 13 (2011)
H Zhou, J Nanda, S K Martha, R R Unocic, I I I H M Meyer, Y Sahoo, P Miskiewicz and T F Albrecht, ACS Appl. Mater. Interfaces 6, 7607 (2014)
J Qu, H Li, J J Henry, S K Martha, N J Dudney, H Xu, M Chi, M J Lance, S M Mahurin and T M Besmann, J. Power Sources 198, 312 (2012)
P Ragupathy, H Vasan and N Munichandraiah, J. Nano Energy Power Res. 2, 139 (2013)
C K Chan, H Peng, G Liu, K McIlwrath, X F Zhang, R A Huggins and Y Cui, Nat. Nanotech. 3, 31 (2008)
Q Wang, P Ping, X Zhao, G Chu, J Sun and C Chen, J. Power Sources 208, 210 (2012)
D Doughty and E P Roth, Electrochem. Soc. Interface 21, 37 (2012)
K Xu, Chem. Rev. 114, 11503 (2014)
G A Nazri and G Pistoia, Lithium batteries: Science and Technology (Springer, 2008)
J Wang and X Sun, Energy Environ. Sci. 5, 5163 (2012)
S K Martha, J Grinblat, O Haik, E Zinigrad, T Drezen, J H Miners, I Exnar, A Kay, B Markovsky and D Aurbach, Angew. Chem. Int. Edn. 48, 8559 (2009)
C Johnson, J Kim, C Lefief, N Li, J Vaughey and M Thackeray, Electrochem. Commun. 6, 1085 (2004)
N Yabuuchi, K Yoshii, S -T Myung, I Nakai and S Komaba, J. Am. Chem. Soc. 133, 4404 (2011)
A R Armstrong, M Holzapfel, P Novak, C S Johnson, S H Kang, M M Thackeray and P G Bruce, J. Am. Chem. Soc. 128, 8694 (2006)
J Li, N J Dudney, J Nanda and C Liang, ACS Appl. Mater. Interfaces 6, 10083 (2014)
Y Kim, G M Veith, J Nanda, R R Unocic, M Chi and N J Dudney, Electrochim. Acta 56, 6573 (2011)
F Yang, Y Liu, S K Martha, Z Wu, J C Andrews, G E Ice, P Pianetta and J Nanda, Nano Lett. 14, 4334 (2014)
J Cabana, L Monconduit, D Larcher and M R Palacin, Adv. Mater. 22, E170 (2010)
F Wang, R Robert, N A Chernova, N Pereira, F Omenya, F Badway, X Hua, M Ruotolo, R Zhang and L Wu, J. Am. Chem. Soc. 133, 18828 (2011)
M R Palacin, Chem. Soc. Rev. 38, 2565 (2009)
H Li, P Balaya and J Maier, J. Electrochem. Soc. 151, A1878 (2004)
H Zhou, J Nanda, S K Martha, J Adcock, J C Idrobo, L Baggetto, G M Veith, S Dai, S Pannala and N J Dudney, J. Phys. Chem. Lett. 4, 3798 (2013)
P Liu, J J Vajo, J S Wang, W Li and J Liu, J. Phys. Chem. C 116, 6467 (2012)
S K Martha, J Nanda, H Zhou, J C Idrobo, N J Dudney, S Pannala, S Dai, J Wang and P V Braun, RSC Adv. 4, 6730 (2014)
T Li, L Li, Y L Cao, X P Ai and H X Yang, J. Phys. Chem. C 114, 3190 (2010)
J F Oudenhoven, L Baggetto and P H Notten, Adv. Energy Mater. 1, 10 (2011)
P G Bruce, S A Freunberger, L J Hardwick and J -M Tarascon, Nat. Mater. 11, 19 (2012)
H D Yoo, I Shterenberg, Y Gofer, G Gershinsky, N Pour and D Aurbach, Energy Environ. Sci. 6, 2265 (2013)