生物质基纤维材料作为先进金属电池结构与功能支架的综述
该综述系统梳理了纤维素、壳聚糖、细菌纤维素及其衍生物等生物质基纤维材料的分级结构特征与分类体系,并总结其作为固态/液态电解质、隔膜、电极和粘结剂在锂基、锌基等金属电池中的关键作用。合理架构设计可提升离子电导率、界面稳定性与机械完整性,为抑制枝晶生长和循环不稳定提供策略。未来方向聚焦精准分子设计、可规模化制备与标准化评价协议。
该综述系统梳理了纤维素、壳聚糖、细菌纤维素及其衍生物等生物质基纤维材料的分级结构特征与分类体系,并总结其作为固态/液态电解质、隔膜、电极和粘结剂在锂基、锌基等金属电池中的关键作用。合理架构设计可提升离子电导率、界面稳定性与机械完整性,为抑制枝晶生长和循环不稳定提供策略。未来方向聚焦精准分子设计、可规模化制备与标准化评价协议。
一篇综述重新审视硬碳负极的位点分辨储钠机制,指出斜坡容量与平台容量的早期归属(吸附、嵌入或孔填充)往往依赖样品,可能过度解读单一表征信号。文章聚焦低压平台,讨论单层Na积累、准金属Na团簇、闭孔填充及剩余孔体积悖论,并评估WAXS/XRD、SAXS、XPS、Raman、NMR、滴定与理论模拟在判定储钠状态上的优劣。
这篇综述系统梳理了水系 Zn-I₂ 电池从实验室走向实用化的近期进展,聚焦碘物种转化路径、多碘化物中间体演化及其与 Zn 沉积/剥离的耦合机制。文章总结了物理限域、化学吸附、超分子识别、催化转化、界面调控与电解液工程等抑制多碘化物溶解迁移、加速碘氧化还原动力学并稳定 Zn 负极界面的策略。综述还重点关注高碘负载与软包电芯条件下的实际能量密度及衰减机制。
一篇综述对比了电动汽车所用的铅酸、NiMH、LFP、NMC、NCA、LTO、钠离子和固态电池,从能量密度、耐久性、热行为与充电性能评估适用性。锂离子电池仍是现代电动汽车的主流技术,LFP 热稳定性与耐久性较好,NMC 和 NCA 能量密度更高。钠离子电池有望用于成本敏感场景,固态电池仍需进一步开发。
一篇综述分析了高熵材料如何通过熵工程调控正极、负极、电解液与界面,将构型无序转化为功能无序,从而稳定单相结构、拓宽 Na+ 传输路径并抑制相分离与界面副反应。文章还汇总了可跨研究比较的定量描述符与最低报告指标,并提出将体相离子传导与溶剂化/去溶剂化及界面传输联系起来的熵–渗流统一框架。
该综述系统梳理了钠金属电池(SMBs)的主要实用瓶颈,并指出固体电解质界面膜(SEI)是克服这些挑战的关键中介,系统阐述了其形成机制。文章全面评述了溶剂工程、盐化学优化、添加剂利用及高浓度、局部高浓度、弱溶剂化电解液等策略,用于调控 Na+ 传输并构建机械稳健、离子导电且电子绝缘的 SEI 层。
《Advanced Energy Materials》刊发钠离子电池技术综述,梳理该领域的进展与挑战。文章以钠离子电池技术为对象,讨论其研究现状与面临的问题,具体数据与结论以原文为准。
一篇综述提出电解液溶剂化工程、集流体功能化、预钠化与AI分子模拟四域协同设计框架,以突破无负极钠金属电池在低温快充下的界面动力学瓶颈。该综述指出,追求高能量密度会加剧界面不稳定性,形成"稳定性悖论",导致钠沉积不均与容量快速衰减。近期软包电芯已实现>200 Wh kg⁻¹,并在−40°C至60°C范围内稳定循环。
该综述首次在微观与介观尺度系统分析天然大分子聚合物的结构/表面特性与锌负极优化效果之间的结构-功能关系,并阐明相关调控机制。文章按不同优化策略梳理天然聚合物优化锌负极的研究进展,揭示聚合物结构/性质、优化策略与调控机制之间的相互关系。综述还指出天然聚合物在优化锌负极方面面临的关键挑战,并展望了构建超稳定锌负极的未来研究方向与工程策略。
一篇综述系统梳理了可充电电池中内建电场(BIEF)的形成机制,指出其源于界面电位差、极化与结构梯度,可在无外部偏压下自发形成并调控局部电位分布。文章总结了 BIEF 在正极、负极与电解液中对离子/电子传输、反应前沿、应力分布与界面稳定性的作用,并归纳了异质界面、极化结构与成分/缺陷梯度等构建策略及表征与理论计算方法。
这篇综述系统比较了铝硫(Al–S)电池基于S还原(S⁰/S²⁻)与S氧化(S⁰/S⁴⁺)的双电化学机制,指出多硫化物穿梭、Al枝晶生长和电解液不稳定是核心挑战。
一篇发表于 Renewable and Sustainable Energy Reviews 的综述对钠离子、锌空气和铝离子三类新兴电池体系进行了生命周期评估对比。作者为 Abdulmonem Fetyan、Zishan Shaikh、Syed Nasir Shah、Mohamed Adel Allam、Hemant Mittal 和 Ahmer A.B. Baloch。
一篇综述系统梳理了熵调控策略在钠离子电池(SIBs)和钾离子电池(PIBs)正极、负极及电解质工程中的机理与应用。中高熵设计凭借高构型熵实现晶体结构热力学稳定并抑制相变,同时诱导缓慢扩散以延缓元素迁移和副反应,还能在电极-电解质界面构建稳定界面膜,提升离子传输效率与化学稳定性。
一篇综述讨论了纤维素基材料在锌电池中的离子传输、界面化学与结构稳定性整合机制。富含羟基和羧基的结构可调控离子与水环境,多孔网络支撑传输、界面接触与机械完整性,应用于界面、电解液、隔膜和电极可促进反应更均匀、延长循环并提升可持续性。
Journal of Energy Storage 刊发综述,系统梳理生物基材料在电池与超级电容器中的创新应用。文章聚焦可持续能源系统,探讨生物基材料如何替代传统材料以提升储能器件的可持续性。
Journal of Power Sources 刊发综述,由 Shijia Xu、Yiming Yang、Xiangfei Ren 等作者撰写,系统梳理钠离子电池在机械滥用条件下的安全性问题。文章以批判性视角审视该领域现有研究,探讨钠电在挤压、针刺等机械载荷下的安全表现。
钠离子电池层状氧化物正极在潮湿空气中易发生表面劣化,生成NaOH、Na₂CO₃、NaHCO₃等残碱,导致电化学性能下降并延缓产业化进程。该综述从形成机制、表征技术与改性策略三方面梳理残碱问题,重点分析NaHCO₃存在、Na⁺/H⁺交换倾向强及加工窗口窄等钠系特有化学,并提出表面包覆、体相工程与工艺优化框架。
综述指出,气体传感可在电解液分解初期捕捉 H₂、CO、CO₂ 和 VOCs 等标志气体,比电压或表面温度变化更早触发热失控预警。MOS、2D 过渡金属硫属化物和 MOFs 等材料已实现 ppb 级灵敏度与最快 6 s 响应,结合 ANN 及 SACNN-Mamba 架构可完成复杂混合气体中的定量与模式识别。
一篇综述系统梳理了高性能钠离子电池的通用策略与电极材料设计,涵盖硬碳负极、Na₀.₄₄MnO₂ 等氧化物正极、聚阴离子化合物及电解质关键盐等方向。文章还汇总了 Sb/C 纳米复合负极、生物质衍生多孔碳与室温钠硫电池等体系在容量和循环稳定性上的进展。
Nano Energy 刊发综述,聚焦先进电极工程如何推动稳定钾金属电池发展。作者 Qisheng Zang、Tong Yuan、Hao Yu、Fuqin Zhang 梳理了该方向的进展与前景。
钠离子电池首次循环中钠离子的不可逆消耗导致初始库仑效率低和容量快速衰减,预钠化被视为补偿钠损失的关键策略。该综述将物理、电化学、化学及添加剂型预钠化策略的机理与电化学性能、界面理化性质、电极结构演化整合为多维评估框架,并结合 operando 与原位表征解析补偿机制。基于可控性、可扩展性和制造兼容性的比较分析,为预钠化方案选择提供决策指南。
一篇发表于 Advanced Energy Materials 的综述指出,生物基凝胶聚合物电解质(GPE)在锌空气电池(ZAB)中的进展正受限于缺乏严谨且贴合应用的表征流程。