由于地球上鈉元素資源豐富，鈉離子電池與鋰離子電池有類似的工作機理，都是通過離子的嵌入和脫出實現(xiàn)其儲能過程，鈉離子電池有望成為未來大規(guī)模儲能應(yīng)用的電化學(xué)儲能器件，成為目前電化學(xué)能源工程研究的熱點。本文精選了2017上半年度的鈉離子電池前沿綜述，重要內(nèi)容包括“鈉離子電池的進展和展望”，“新興鈉離子全電池的納米電極材料”，“快離子導(dǎo)體電極材料在鈉離子電池應(yīng)用中的挑戰(zhàn)和機遇”，“利用原子層沉積技術(shù)進行原子尺度修飾和電極材料設(shè)計得到高性能鈉離子電池”等等，現(xiàn)在就讓我們來一睹為快吧~

1、ChemicalSocietyReviews綜述:鈉離子電池的進展和展望

能源生產(chǎn)和存儲技術(shù)日益受到研究者的關(guān)注，隨著鋰離子電池的應(yīng)用其資源不足且成本較高等弊端也逐漸顯露，促使研究者們利用資源豐富的鈉元素組裝得到鈉離子電池。鈉離子電池與鋰離子電池的相似儲能機理，使其成為極具發(fā)展?jié)摿Φ南乱淮鷥δ茉O(shè)備。韓國漢陽大學(xué)Yang-KookSun教授（通訊作者）等人通過對鈉離子電池的電極材料（包括碳材料、過渡金屬氧/硫化物）目前研究進展的介紹以及利弊的分析，強調(diào)在提升材料比容量的同時仍要關(guān)注如何提高鈉離子電池的整體能量密度。此外，綜述中也說明了除電極材料以外，合適的電解液、添加劑以及隔膜也對電池的最終性能有很大的影響。在實際應(yīng)用過程中，鈉離子電池的電池結(jié)構(gòu)設(shè)計和電極匹配還存在許多挑戰(zhàn)。

2、Small綜述:新興鈉離子全電池的納米電極材料

近年來，鈉離子電池由于其相關(guān)于鋰離子電池擁有儲量豐富且成本較低的優(yōu)勢，得到了長足的發(fā)展。在鈉離子電池真正實際應(yīng)用前，如何由研究成果的電極材料轉(zhuǎn)換成為可用的最終鈉離子電池，建立一個半電池和全電池的橋梁是一個極具挑戰(zhàn)力的問題。武漢理工大學(xué)的麥立強教授和安琴友（通訊作者）等人通過該綜述介紹了水系和非水系鈉離子全電池面對的重要挑戰(zhàn)和目前的研究進展，鑒于全電池與半電池緊密的聯(lián)系，綜述中強調(diào)了無論是電極材料的結(jié)構(gòu)、組成和匹配性都對電池的最終性能有至關(guān)重要的影響，并對各類材料進行了介紹。另外文中進一步說明了，要真正實現(xiàn)鈉離子電池的產(chǎn)業(yè)化，電極材料的組成、結(jié)構(gòu)、匹配性和電池技術(shù)都應(yīng)該得到進一步的提升。

3、AdvancedMaterials綜述:快離子導(dǎo)體電極材料在鈉離子電池應(yīng)用中的挑戰(zhàn)和機遇

NASICON型材料有著許多優(yōu)異的特性，比如穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)骨架、高的電子導(dǎo)電性和良好的熱穩(wěn)定性，因此可應(yīng)用于諸多領(lǐng)域，包括鋰離子電池和鈉離子電池的電極，固態(tài)電解質(zhì)，鋰氧氣電池的薄膜，燃料動力電池和氣體傳感器等。我國科學(xué)技術(shù)大學(xué)余彥教授（通訊作者）等人在綜述中分析了NASICON型電極材料的優(yōu)缺點，強調(diào)要獲取理想電化學(xué)性能電極結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則，除了材料的形貌以外，合成方法對最終的電化學(xué)性能也有密切的聯(lián)系。此外，綜述中對近期基于NASICON正極和負極材料的結(jié)構(gòu)如何增強導(dǎo)電性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的研究進展進行了概述。NASICON系統(tǒng)供應(yīng)了一種通用且十分有用的平臺用于保證正極和負極工作的可靠性和一致性。相比于其他鈉基、鋰基材料，NASICON活性材料由于其高電子導(dǎo)電性和相對低的能量密度，該材料能夠進一步在功率指向型儲能設(shè)備中有更多的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

4、JournalofMaterialsChemistryA綜述:利用原子層沉積技術(shù)進行原子尺度修飾和電極材料設(shè)計得到高性能鈉離子電池

可再生清潔能源風(fēng)能和太陽能等能量具有間歇運行的特性，要實現(xiàn)這些能源的實際應(yīng)用就要大型固定式儲能系統(tǒng)能夠進行有效的儲存和輸出，而鈉離子滿足大規(guī)模固定式儲能系統(tǒng)的需求。原子層沉積技術(shù)（ALD）在應(yīng)用于鋰離子電池的基礎(chǔ)上，能夠解決鈉離子電池中的很多問題，該技術(shù)不僅能在電極材料的表面沉積一層極薄的薄膜，還能對納米材料的尺度、形貌、組成以及結(jié)晶性等進行控制，顯示出極大的應(yīng)用前景。阿肯色大學(xué)的Xiangbo(Henry)Meng在綜述中簡要介紹了ALD技術(shù)的基本原理，并說明了鈉離子電池中應(yīng)用該技術(shù)進行材料合成的最新進展，說明了該技術(shù)在表面改性和材料設(shè)計方面的優(yōu)勢，顯示了在新材料設(shè)計及合成過程中，ALD技術(shù)未來的發(fā)展前景及潛力。

5、Energy&EnvironmentScience綜述:高性能錳基層狀氧化物正極材料克服鈉離子電池挑戰(zhàn)

由于含鈉層狀氧化物的柔性和多功能性，且作為電極材料鈉離子能夠快速擴散從而具備良好的倍率性能，該材料被視為鈉離子電池極具潛力的正極材料。同時，錳元素的成本低、環(huán)境友好促使其形成的層狀氧化物NaxMn1-y-zMyTMzO2（其中TM表示一種或多種過渡金屬元素，M表示一種或多種非過渡金屬元素）成為備受關(guān)注的材料體系。西班牙CICEnergiGUNE和巴斯克大學(xué)的Teo′filoRojo教授（通訊作者）在綜述中介紹了鈉錳層狀氧化物的最新進展，分別對目前正極材料的電化學(xué)性能、物理性能和錳含量進行了介紹，并進一步討論了這一研究領(lǐng)域的現(xiàn)狀，并提出了該材料之后的發(fā)展方向。

6、Energy&EnvironmentScience綜述:室溫可用鈉離子電池電解液的設(shè)計策略及研究進展

由于地球上鈉元素資源豐富，鈉離子電池與鋰離子電池有類似的工作機理，都是通過離子的嵌入和脫出實現(xiàn)其儲能過程，鈉離子電池有望成為未來大規(guī)模儲能應(yīng)用的電化學(xué)儲能器件，成為目前電化學(xué)能源工程研究的熱點。上海交通大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院馬紫峰教授（通訊作者）等在Energy&EnvironmentalScience針對鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化過程遇到的電解質(zhì)技術(shù)瓶頸問題，深入分析了國內(nèi)外鈉離子電池電解質(zhì)研發(fā)現(xiàn)狀，全面回顧鈉離子電池的液體、固體或凝膠型等三類電解質(zhì)的最新研究進展，探討了滿足各種電極材料體系及安全性和長循環(huán)壽命等功能需求的電解質(zhì)設(shè)計策略，并基于不同電解質(zhì)組成和形態(tài)，首次勾畫出鈉離子電池技術(shù)路線圖，闡述了不同電解質(zhì)類型及其電化學(xué)窗口和能量密度的變化規(guī)律，為鈉離子電池研究供應(yīng)一條清晰的發(fā)展思路。

7、JournalofMaterialsChemistryA綜述:納米層狀金屬硫化物作為高性能鈉離子電池電極的研究進展

在考慮成本和儲量兩大因素的背景下，鈉離子電池日趨成為極具潛力的下一代儲能設(shè)備。為了實現(xiàn)鈉離子電池的高能量密度、長循環(huán)穩(wěn)定性、較高的安全性等優(yōu)勢，組成電池的電極材料也迫切要得到進一步的發(fā)展。由于層狀過渡金屬硫族化合物(MX2,M=Mo,W,Sn,V,Ti;X=S,Se,Te)具有高導(dǎo)電性、機械穩(wěn)定性、熱力學(xué)穩(wěn)定性以及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等一系列優(yōu)勢，得到了眾多研究者的關(guān)注和青睞。合肥工業(yè)大學(xué)的許俊教授（通訊作者）等首次全面概述了層狀金屬硫族化合物作為負極材料在鈉離子電池中的研究進展，重點介紹了如何通過納米結(jié)構(gòu)設(shè)計、晶體結(jié)構(gòu)調(diào)控、摻雜/合金化以及復(fù)合材料的設(shè)計提升材料的電化學(xué)性能。另外，基于對MX2的了解與研究進展分析，對今后其發(fā)展方向進行了展望。

8、AdvancedEnergyMaterials綜述:噴霧熱解法制備得到高性能鋰/鈉離子電池的研究進展

為了進一步促進鋰/鈉離子電池的發(fā)展，研究者們在實驗室中研發(fā)出了許多能夠提升電池性能的先進電極材料。要真正實現(xiàn)從實驗室到產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的轉(zhuǎn)換，就要找到合適的制備技術(shù)和制備手段。噴霧熱解法的高度可擴展性和兼容性，能夠?qū)崿F(xiàn)在線持續(xù)生產(chǎn)，為合成具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)的電極材料供應(yīng)了很好的手段。馬里蘭大學(xué)的MichaelR.Zachariah教授、王春生教授和韓國科學(xué)技術(shù)院的JangWookChoi教授（通訊作者）通過對目前噴霧熱解法制備得到的相關(guān)鋰/鈉離子電池正負極材料的研究進展介紹，并強調(diào)了由噴霧熱解法得到的特殊結(jié)構(gòu)及其結(jié)構(gòu)對最終電池性能的影響。另外，雖然噴霧熱解法具有強大的制備能力，但是其仍存在一定的限制，在研究成果產(chǎn)業(yè)化過程中，還要挖掘更多生產(chǎn)工藝及手段。

9、AdvancedEnergyMaterials綜述:金屬硫化物在鈉離子電池中的應(yīng)用

關(guān)于清潔能源和可再生能源的需求，使得研究者們更多地將目光著眼于低成本、高效的鈉離子電池上。研究發(fā)現(xiàn)，金屬硫化物具有良好的氧化還原可逆性和高的比容量，是極具潛力的鈉離子電池電極材料。韓國漢陽大學(xué)Yang-KookSun教授（通訊作者）等就金屬硫化物作為鈉離子電池負極材料的最新進展進行了概述，并簡要說明了各個材料所對應(yīng)的儲能機制。除此以外，綜述中還提出了目前金屬硫化物面對的問題和挑戰(zhàn)，旨在于促進關(guān)于金屬硫化物相關(guān)電化學(xué)過程的全面理解，從而能夠由材料本身出發(fā)，設(shè)計得到具備所需活性和穩(wěn)定性的金屬硫化物，進一步提升鈉離子電池的電化學(xué)性能。

【小結(jié)】

由前面的精選綜述我們可以發(fā)現(xiàn)，關(guān)于清潔能源和可再生能源的需求，使得研究者們更多地將目光著眼于低成本、高效的鈉離子電池上。然而從研究成果到實際運用，乃至工業(yè)化的大規(guī)模生產(chǎn)鈉電還面對著許多挑戰(zhàn)。這就要我們研究人員，繼續(xù)在制備工藝、電極材料的改進以及匹配上作出更多的努力，才能早日實現(xiàn)鈉離子電池走到人們的日常生活中去。