关于邱健蓄电池材料的总结

钠离子电池具有广泛可用性、低本钱和高安全性。随着大规模运用的发动，它们的本钱有望进一步下降，使其在储能运用中具有可行性。为了促进钠离子电池在储能中的运用，需求开发具有本钱效益和卓越电化学功能的负极资料。煤炭是重要的化石资料，储量丰富且广泛散布，可以作为负极资料的低本钱碳源。此外，不同蜕变程度的煤具有不同的结构特性。因而，煤基负极在碳化后呈现出不同的硬碳结构，这有利于结构的调控，然后进步电化学功能。运用煤作为原料制备钠离子电池负极资料，可以使煤的高值利用成为可能，并有助于完成碳峰和碳中和的方针。

开发高功能煤基阳极资料制备技术对煤基阳极资料的实践运用具有重要意义。经过本文的详细分析，我们发现研讨人员选用直接碳化和改性办法来制备钠离子电池用煤基阳极资料。改性办法包含孔结构操控、微晶结构操控、外表改性和界面改性，以调节煤基阳极资料的结构和外表，然后进步其电化学功能。经过选择性的造孔和封孔技术，可以获得更多封闭孔隙的煤基阳极。经过运用生物质基硬碳交联、预氧化和掺杂异原子等微晶操控办法，可以获得较大的层间距和小尺寸的微晶。经过涂覆办法对外表缺陷进行改性。经过电解液改性优化SEI膜。一种改性办法可能触及孔结构、微晶结构、异原子性质和外表/界面结构的操控，这些协同优化了电化学功能。例如，KOH刻蚀法不只可以调整硬碳的孔结构，还可以定制微晶结构。

经过持续的研讨尽力，煤基负极资料在钠离子电池中的运用取得了必定进展。深入研讨了直接碳化法制备的煤基负极资料的蜕变程度对其结构和功能的影响。这为研讨蜕变程度对煤基负极资料结构和功能的影响提供了基线，然后辅导高功能煤基负极资料的选材。选用改性办法制备的煤基负极资料的可逆容量可达>300 mAh·g⁻¹，接近生物质硬碳负极的可逆容量。经过对当前文献的广泛检查和分析，我们发现可以在煤的改性办法的基础上进行改善，以进一步调节结构并进步功能。例如，结合杂原子掺杂和孔激活有望协同调节孔结构、进步导电性和增加层间距，然后增加钠离子存储位点。关于交联办法，可以对无烟煤和褐煤进行预氧化处理，引进羧基，然后将无烟煤和褐煤与含有羟基的蔗糖或其他生物质硬碳反应，以进一步进步残余碳产量和无烟煤的功能。

但是，煤基阳极的ICE远低于生物质基硬碳（90%）。低ICE对任何电池的能量密度都有负面影响。虽然研讨表明电解液优化可以进步ICE，但现在还没有为煤基阳极资料确认的广泛承受的电解液。此外，其他老练的改性办法没有报导。本综述中部分研讨的煤炭改性办法基于生物质基和树脂基硬碳的制备办法。因为缺乏对煤炭的结构研讨，导致缺乏专门为煤基阳极开发的改性办法。资料结构对ICE有重要影响。微晶结构、官能团和孔结构在煤炭、生物质和树脂之间存在差异。因为前体中的结构差异会在制备过程中引起反应和构成机制的差异，因而构成的阳极结构是不同的。因而，估计将对用作阳极资料的煤炭结构特点进行分析。基于此，结构-功能联系有望成为进一步研讨的有用领域。经过用于生物质基和树脂基硬碳的高级表征办法树立和解释结构-功能联系，以辅导煤基阳极资料的研讨。

除了基于结构改性的电化学功能改善之外，安全性是运用煤基阳极资料时有必要考虑的另一要素。与生物质和树脂不同，煤炭中的灰分含量相对较高。高灰分含量可能导致电池过热，而磁性杂质可能会加快钠离子电池的自放电速率，然后对安全功能发生负面影响[169, 170]。此外，因为灰烬是非活性物质，不会与钠离子反应，因而关于钠离子贮存的有用位点以及阳极资料的结构稳定性来说是不利的，然后比照容量发生负面影响。另一个负面影响是，因为导电性低，灰烬会下降阳极资料的全体导电性，削减库仑效率，然后对循环和速率功能发生不利影响。还应该指出的是，煤基阳极的电化学功能在不同脱灰工艺下差异很大。因而，需求进一步研讨不同净化工艺对结构和电化学功能的影响，以有用进步可逆容量、ICE和循环稳定性。

本钱和环保性是在研讨煤基阳极时有必要考虑的其他要素。关于脱灰工艺和改性办法，引进更多的步骤不可避免地会增加制备本钱。应在低本钱和高功能之间取得杰出的平衡。此外，在脱灰过程中不可避免地会运用很多的酸碱。净化过程中运用的化学试剂有必要进行收回，以削减化学试剂的运用量，下降本钱并满意环保要求，然后促进煤基阳极在钠离子电池中的运用。