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把握钾离子电池最新进展,顶刊综述合集来啦!

阅读量:3859162 2019-10-27


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钾离子电池是继锂离子电池和钠离子电池之后新兴的电化学储能技术,钾在地壳中储量丰富,因此其成本低廉;同时其标准氧化还原电位与锂接近,具有相对较高的能量密度,因此引起越来越多的关注。然而,作为新兴体系,其存在诸多问题,因此钾离子电池的研究仍然需要进一步推进。
在此,我们收集了钾离子电池的相关综述,并对其中的几篇进行了详细介绍。
1 Recent Progress in Rechargeable Potassium Batteries. (Advanced Functional Materials. 2018.DOI: 10.1002/adfm.201802938)
可持续和生态友好型储能技术是一个具有全球意义的课题。迄今为止,这一沉重负担仅由锂离子电池技术解决。然而,有限的全球锂资源持续枯竭,限制了锂离子电池技术的未来可用性,因此,预计价格将大幅上涨。这种严峻的形势是“超越锂离子电池”战略发展的驱动力,该战略涉及在成本、耐用性、安全性和可持续性方面优于传统锂离子电池的替代品。
钾是继钠之后最接近的碱金属元素,作为可充电电池中的电荷载体,它比锂和钠具有一些独特的优势。钾离子电池(KIBs)中的钾插层化学与锂离子电池和钠离子电池具有良好的相容性。除KIBs外,钾-硫和钾-氧电池因其低成本和高比能量密度而成为新的能源储存系统。
本文总结了各种可充钾电池的关键技术发展和面临的科学挑战,同时也对发展钾基可充电池的科学和实践问题提供了有价值的见解。

2. Recent Progress on the Alloy‐Based Anode for Sodium‐Ion Batteries and Potassium‐Ion Batteries. (Small. 2019. DOI: 10.1002/smll.201903194)
在电网系统、可再生能源等大规模储能领域,迫切需要低成本的高能电池。钠离子电池(SIBs)和钾离子电池(PIBs)具有丰富的储量、高容量和合适的工作电位,具有巨大的潜力,被认为是下一代电池系统的有吸引力的替代品。虽然已经报道了一些重要的突破,但是对于长寿命和高能量密度仍然需要更大的改进。
本文总结了国内外学者和PIBs合金负极的最新研究进展,主要包括锡、锑、锗、铋、硅、磷及其氧化物、硫化物、二硫化物和二硫化物。具体地,讨论了所需Na+/K+存储性能、相变、离子/电子输运动力学和特定化学相互作用的材料设计。总结了用于SIBs和PIBs电池开发的合金基负极的典型结构特点和研究策略。展望了SIBs和PIBs电池的未来研究方向。

3. Advanced Carbon‐Based Anodes for Potassium‐Ion Batteries. (Advanced Energy Materials. 2019. DOI: 10.1002/aenm.201900343)
随着对大型储能系统需求的不断增长,需要具有低成本和可持续性能的新型电池技术。由于地球资源的丰富性和成本效益,可充钾离子电池(PIBs)的发展近年来备受关注。由于碳基材料丰富,价格低廉,无毒,安全,广泛的可行性研究表明,它们可以成为PIBs的有希望的负极材料。本文总结了新型碳基材料及其电化学性能,包括石墨、石墨烯、硬碳材料和碳基复合材料。最后,讨论了PIBs面临的关键问题、挑战和前景,以展示PIBs的发展方向。

4. Development status and future prospect of non-aqueous potassium ion batteries for large scale energy storage. (Nano Energy. 2019. DOI: 10.1016/j.nanoen.2019.03.078)
锂离子电池(LIBs)作为主流的充电电池,广泛应用于工业生产和生活中。但由于锂资源的缺乏,很难满足未来的需求。同时,日益稀缺的锂资源将增加LIBs的成本。相比之下,地壳中钾含量丰富,现有的研究表明,可充电钾离子电池(KIBs)可能是LIBs的一个有前途的替代品。
本文综述了非水性KIBs的研究进展,包括正极材料、负极材料、电解质、粘合剂、机遇和未来挑战。首先,根据不同的反应类型总结了正极和负极材料。其次,还讨论了电解质和粘结剂在非水性KIBs中的应用及影响。此外,为了促进非水性KIBs的发展,还提出了今后面临的主要挑战和一些解决办法。

5. The Promise and Challenge of Phosphorus‐Based Composites as Anode Materials for Potassium‐Ion Batteries. (Advanced Materials. 2019. DOI: 10.1002/adma.201901414)
钾离子电池(KIBs)是一种核心储能装置,能够满足可扩展和经济适用的固定应用的需求,因为它们使用低成本和地球丰富的钾。此外,KIBs与当前的锂离子电池有着相似的存储机制。作为优化电池性能的关键,高性能电极材料的开发有助于提高KIBs技术的可行性。从这个意义上说,具有高理论容量和低氧化还原电位的磷基材料(即磷和金属磷化物)可以作为一种可供选择的材料。
本文总结了近年来磷基负极材料在合成方法、反应机理、电化学性能和性能等方面的研究进展。此外,为了应对磷基负极材料面临的迫在眉睫的挑战,本文还着重介绍了几种有前景的策略,希望能对这一领域未来可能的发展方向做出深刻的展望。

目录总览:
1 Recent Progress in Rechargeable Potassium Batteries. (Advanced Functional Materials. 2018.DOI: 10.1002/adfm.201802938)
2. Recent Progress on the Alloy‐Based Anode for Sodium‐Ion Batteries and Potassium‐Ion Batteries. (Small. 2019. DOI: 10.1002/smll.201903194)
3. Advanced Carbon‐Based Anodes for Potassium‐Ion Batteries. (Advanced Energy Materials. 2019. DOI: 10.1002/aenm.201900343)
4. Development status and future prospect of non-aqueous potassium ion batteries for large scale energy storage. (Nano Energy. 2019. DOI: 10.1016/j.nanoen.2019.03.078)
5. The Promise and Challenge of Phosphorus‐Based Composites as Anode Materials for Potassium‐Ion Batteries. (Advanced Materials. 2019. DOI: 10.1002/adma.201901414)
6. Potato derived biomass porous carbon as anode for potassium ion batteries. (Electrochimica Acta. 2019. DOI: 10.1016/j.electacta.2018.10.036)
7. Recent progress on iron- and manganese-based anodes for sodium-ion and potassium-ion batteries. (Energy Storage Materials. 2019. DOI: 10.1016/j.ensm.2019.03.030)
8. Comprehensive New Insights and Perspectives into Ti‐Based Anodes for Next‐Generation Alkaline Metal (Na+, K+) Ion Batteries. (Advanced Energy Materials. 2018.DOI: 10.1002/aenm.201801888)
9. Recent Progress and Perspective in Electrode Materials for K‐Ion Batteries. (Advanced Energy Materials. 2017.DOI: 10.1002/aenm.201702384)
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