近日，我校材料學院王雷教授和黃揚博士在Advanced Energy Materials（影響因子：21.875）上發(fā)表題為“Strategies toward stable nonaqueous alkali metal-O2 batteries”的綜述性論文（10.1002/aenm.201900464）。深圳大學為論文第一通訊單位。
近十年來，新能源電動汽車得到了蓬勃發(fā)展，但當前的鋰離子電池技術(shù)難以滿足電動汽車長續(xù)航里程的需求。因此，人們迫切期待高能量密度和高輸出功率的新電池技術(shù)。由鋰、鈉、鉀等堿金屬與氧氣組成的空氣電池因能量密度高、成本低等優(yōu)勢，贏得了業(yè)界廣泛關注，但此類電池也存在空氣電極副反應嚴重、電解液不穩(wěn)定、堿金屬負極易產(chǎn)生枝晶和體積膨脹、電池生命周期短等缺點，使得二次堿金屬空氣電池的前景不容樂觀。如何提高正極材料在高電位和富氧自由基條件下的穩(wěn)定性，如何提高電解液對氧自由基的耐受性以及與堿金屬負極的匹配性，如何抑制堿金屬負極的枝晶生長和體積膨脹，提高負極的穩(wěn)定性，這些都是目前堿金屬空氣電池研究中的難點和熱點。
針對當前在提高堿金屬空氣電池穩(wěn)定性上的研究進展，該文章從正、負極材料以及有機電解液三個方面系統(tǒng)闡述了導致堿金屬空氣電池穩(wěn)定性不足的深層機理，并分別總結(jié)分析了提高空氣正極、堿金屬負極和有機電解液穩(wěn)定性的有效策略。其中，提高空氣正極穩(wěn)定性的方法包括設計固相催化劑降低充電過電位、碳正極表面包覆、設計無碳無粘結(jié)劑的正極以及開發(fā)新型的正極氧化還原反應；負極方面的研究思路包括設計負極保護層和人工SEI膜，或采用合金等負極取代金屬負極；在提高有機電解液穩(wěn)定性方面，主要的策略包括合成穩(wěn)定的溶劑分子和鋰鹽、提高電解液濃度、使用氧化還原介質(zhì)等電解液添加劑或改變電化學反應路徑等。除了對目前提高堿金屬空氣電池穩(wěn)定性的策略進行總結(jié)外，作者還展望了未來在機理、材料和器件結(jié)構(gòu)上進一步提高電池穩(wěn)定性的研究思路。
論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201900464
