綜述：鈉離子電池的電極基礎與反應機理

由於日益發展的能源市場需求，鈉離子電池有望成為大規模應用的儲能設備。相比於成熟的鋰離子電池，鈉離子電池可能具有較低的，但仍然可觀的能量密度。再加上地球上豐富的鈉元素資源，使得鈉離子電池非常適合電網儲能這一類對能量密度和成本控制都有較高要求的儲能應用。近年來鈉離子電池的研究迅速發展，很多電池材料都取得了突破性的進展。但離實際應用還有一段距離。克服電池材料中仍然存在的問題是進一步發展的當務之急。

近日，新加坡南洋理工大學徐梽川教授課題組Small期刊上發表題為「Understanding Fundamentals and Reaction Mechanisms of Electrode Materials for Na-Ion Batteries」的綜述。該綜述從鈉離子電池電極材料的熱力學基礎及選用標準出發，系統介紹了正負極材料的發展現狀、鈉離子嵌插機理和面對的挑戰。在電極材料的研究上，除了能量密度、功率密度和循環壽命，還需考慮能量效率、安全性、環境友好性以及成本。在研究中，需充分考慮常用的以鈉為負極的半電池的局限性，理解半電池中庫倫效率所代表的鈉離子的不可逆嵌插和電解液分解的意義。在正極材料方面，該綜述對主要的層狀氧化物、聚陰離子化合物和有機化合物做了介紹。在負極材料方面，分析了碳材料、鈦基材料、合金材料、轉化反應類材料和有機化合物五類材料。改綜述從鈉離子嵌插機理和反應機理出發，指出了各材料的局限性，討論了改性空間和改性方向。

該文發表在Small（DOI :10.1002/smll.201703338）上。

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