中國粉體網訊  當日益嚴重的能源經濟性問題和環(huán)保問題逐漸影響國家的健康發(fā)展時，新型的能源生產和消耗模式也隨之被提上了日程。國家在相關政策中重點提出要依托信息、控制和儲能等先進技術來推動大規(guī)模新能源發(fā)電的建設和并網，促進智能電網的建設。這其中的儲能元件就是需要大力研究發(fā)展的一個環(huán)節(jié)，而目前主流的儲能元件就是由鋰離子電池組構成的，同時，針對鋰離子電池原料昂貴儲量稀少的劣勢，鈉離子電池也逐漸成為了離子電池研究中的熱點，并且已經有少量產品被開發(fā)出來，因此目前鋰離子電池與鈉離子電池可以看作是儲能元件中兩個主要的研究方向，而提升和改進鋰/鈉離子電池的性能就成為了儲能元件發(fā)展的關鍵點。

鋰/鈉離子電池通過電極材料中鋰/鈉離子的嵌入與脫出來完成儲能與釋放能量的過程，所以電極材料的性能是影響電池整體性能的關鍵因素。除開鋰/鈉金屬單質，通常的鋰/鈉離子電池電極材料都是導電性能不理想的半導體材料，而其中的絕大部分材料中離子擴散情況也不夠理想，這進一步使得電池性能受到影響。因此研究者們通過嘗試各種手段來改善金屬氧化物的電導率以及應對其體積變化，以求增強電極的大倍率性能及循環(huán)穩(wěn)定性。

首先最直接有效的方法是將活性材料顆粒納米化，納米尺度的金屬氧化物顆粒相比塊體金屬氧化物顆粒，具備更大的比表面積，能夠有效地增加與電解質接觸的界面面積，在特定的電流強度下可以獲得更小的單位面積電流密度，而顆粒尺寸變小也使得鋰/鈉離子擴散所需要傳輸的距離縮短，提高了鋰/鈉離子傳輸的效率，這使得納米化的金屬氧化物材料通常都具備比塊體材料更加優(yōu)秀的儲能性能。

除了將材料納米化，針對半導體材料，引入合適的摻雜物可以提高材料內部的載流子濃度，也是一種有效的提高材料導電性的手段。同時對于已經納米化的電極材料顆粒，其均勻分布的粒徑和大的比表面積，也可以提高其與其它材料復合的效率，而將導電率差的電極材料與導電率優(yōu)秀的材料在合理精確的設計下進行復合也是得到先進新型材料的一種主要方式，其中導電率優(yōu)秀的材料包括各種低維碳材料，比如石墨烯、碳納米管等等，并且這一類碳材料往往還具備相對穩(wěn)定的性質和優(yōu)秀的機械性能，在與半導體活性材料進行有效復合后，不但能夠使整體材料的電荷輸運性能得到提升，同時能夠通過自身的彈性使得整體材料能夠克服更劇烈的形變，更進一步地提高了材料的穩(wěn)定性，也使得電池更加耐久。

2021年7月15日下午3:00，中國粉體網旗下平臺粉體公開課邀請到齊魯工業(yè)大學（山東省科學院）材料科學與工程學院任慢慢教授作《納米儲能粉體材料的制備以及性能研究》報告，屆時任教授將分別以零維/二維（過渡金屬氧化物和磷化物量子點負載石墨烯）、一維（碳納米管以及過渡金屬硒化物、過渡金屬氧化物負載碳納米管）、以及三維納米儲能粉體材料為例，結合其實際科研工作詳細介紹各類材料的設計理念與制備方法。報告同時將涵蓋各類材料在電化學儲能器件（鋰離子電池、鈉離子電池和鋰硫電池）中的應用以及性能的探討。

專家簡介：

任慢慢，齊魯工業(yè)大學（山東省科學院）材料科學與工程學院教授，碩士生導師，2009年于南開大學新能源材料化學研究所取得博士學位，2017年-2018年在澳大利亞昆士蘭大學生物納米中心做訪問學者。主要從事儲能材料（鋰離子電池、鈉離子電池、鋰硫電池）的相關研究。到目前發(fā)表SCI收錄學術論文40余篇；2篇論文入選ESI數據庫近十年高被引論文，論文總引用次數超過2000次。擔任Small，Chem.Eng.J.，Appl.Mater.Interfaces，Nanoscale，J.Power Sources等期刊審稿人；主持各類基金項目各6項；并以第一申請人授權中國發(fā)明專利5項、澳大利亞專利1項。獲得齊魯工業(yè)大學第二屆青年教師優(yōu)秀獎。

參考資料：

田野：納米儲能材料的制備及其性能研究

（中國粉體網編輯整理/平安）

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