纳米技术电极材料用于可充电钠离子电池:解决全球能源危机的理想方案

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电机电气化车辆为解决全球能源危机提供了一个有趣的解决方案。此外，不断枯竭的化石能源资源和不断增加的全球人口要求寻找高效和可持续的能源储存技术。近几十年来，锂离子电池已经占据了全球便携式电子产品市场，除了混合动力电动汽车之外，还在消费电子产品中有专门的应用。1991年，电子巨头索尼公司推出了第一个商用锂离子电池(LIB)，此后一直致力于提高电池的特性，特别强调制造成本和安全措施。近年来，人们对绿色和可持续能源设备的渴望使锂离子电池的大规模生产成为现实，以满足电动汽车市场不断增长的需求。然而，相对较少的锂源丰度是直接的，重要的研究工作正在进行中，以开发锂的激进替代品。钠是元素周期表中锂的近亲，与锂有相同数量的价电子，因此化学性质相似。同样，钠的环境丰富性和良好的成本为大规模制造碱离子电池提供了良好的可能性。

虽然钠离子电池(nib)使用与锂离子电池相同的电极材料，但由于钠离子的尺寸相对较大，nib的插层化学性质与锂离子电池有很大的不同。与Na+插层相关的困难限制了其广泛应用，然而，人们正在努力寻找为NIB应用提供优越能量和功率密度的新型电极材料。快速发展的纳米系统科学和纳米尺度物体最先进表征的可用性，为在分子尺度上设计功能系统提供了优势，以便开发新型多功能电极材料，提供与本体材料截然不同的先进材料行为。纳米技术的出现提供了各种各样的纳米结构材料，从碳基阳极材料，如纳米线和纳米管为纳米TiO2和CuO提供了增强的结构稳定性和良好的导电性，提供了出色的循环稳定性和改进的电流容量。纳米结构材料也被广泛研究作为nib的正极材料，纳米氧化铁和二氧化锰材料表现出更好的电化学性能。然而，为了获得最大的设备性能，需要彻底了解所涉及的所有电化学原理。然而，未来对nib的研究必须集中在提高纳米结构的质量负载上电极材料此外，还实现了电极材料丝锥密度的显著改善。研究的重点还必须放在低成本的纳米结构电极材料的合成，提供改进电池特征。总而言之,纳米技术为设计和开发新型高性能电极材料的NIB应用打开了技术大门，因此，在不久的将来，有望在提高NIB整体性能方面取得重大突破。