醚基电解液
基于电化学反应机理的钠离子电池负极材料研究进展
基于电化学反应机理的钠离子电池负极材料研究进展秦红梅【摘要】钠离子电池作为一种新型的储能体系,与比较成熟的锂离子电池体系相比,不仅是元素的变化,更重要的是电化学反应机理的变化.简要分析了钠离子电池的优点,以负极材料的电化学反应机理为基础,归纳概括了近期钠离子负极材料的研究进展,主要分为碳材料、合金类材料、过渡金属氧化物和硫化物及有机化合物四类,并介绍了相应材料的电化学性能,为开发综合性能优异的钠离子负极材料提供理论基础.【期刊名称】《山西化工》【年(卷),期】2018(038)004【总页数】4页(P29-32)【关键词】钠离子电池;负极材料;电化学反应机理;电化学性能【作者】秦红梅【作者单位】大同市质量技术监督检验测试所,山西大同 037000【正文语种】中文【中图分类】TM911引言锂离子电池作为一种常见的储蓄电池，已经广泛应用在便携式电子设备、电动汽车、智能电网等储能领域[1]。
近年来，大规模储能的应用增加了对锂资源的需求，并且，地球上锂资源有限且开采锂矿有一定难度，因此，锂矿价格持续上涨。
从经济性考虑，锂离子电池在大规模储能应用方面存在弊端，亟需开发能够大规模化应用的储能电池体系。
元素周期表中钠与锂金属同属于碱金属元素，所以钠和锂具有相似的物理化学性质，但是地壳中钠金属原材料储量丰富、便于开采、价格便宜，因此从资源、成本、性能等方面来看，钠离子电池在大规模储能领域具有着更大的竞争优势。
钠离子电池作为一种新型的储能电池体系，各国科研人员对其均进行了深入研究[2]。
1 钠离子电池钠离子电池的研究始于20世70年代末80年代初，与锂离子电池同期，最初科研人员的研究重点在锂离子电池上，如今钠离子电池又重新获得了科研人员的关注[3]。
与锂离子电池相比，钠离子电池具有以下优势：1) 钠盐原材料储量丰富，分布广泛，利于开采，价格便宜；2) 同样浓度电解液，钠盐电导率比锂盐电解液高20%左右，而且能利用分解电势更低的电解质溶剂和电解质盐，电解质的选择范围更宽；3) 锂离子电池中负极采用铝箔作为集流体会形成Li-Al合金，而钠离子不与铝形成合金，可以进一步减少质量，降低成本；4) 钠离子电池无过放电特性，有着相对稳定的电化学性能，安全性能更高。
含醚基季铵型离子液体的制备及性能表征
与传统的有机溶剂和电解质相比，离子液体具有如下独特的物理化学性质[10-13]： (1) 离子液体的熔点较低，液态温度范围宽。 (2) 离子液体几乎无蒸气压，对环境友好。 (3) 离子液体容易与其它物质分离，可以循环使用。 (4) 离子液体具有较好的化学稳定性和热稳定性。 (5) 常温下离子液体的粘度比水高一个数量级 关键词：醚基 季铵盐 双(三氟甲基磺酰)亚胺 离子液体
5
Abstract
Room-temperature ionic liquids(RTILs), compared to conventional liquid electrolytes, have some unique characteristics, eg. non-volatile, non-flammable etc. Introducing functional groups to ionic liquid may reach unexpected effect. Quaternary ammonium ionic liquids with one ether chain has been reported in some papers. Compared to isoelectronic alkyl group, these RTILs show relatively low melting point and viscosity。Based on the characteristic that flexible ether bond can reduce the melting point and viscosity, in this dissertation, we use appropriate way to introduce multi-ether chains to the cation of RTILs, and synthesize a series new quaternary ammonium ionic liquids with two, three and four ether chains ([N(CH2CH2OCH3)nR4-n]+[N(CF3SO2)2]-, wherein n = 2, 3 or 4, R = CH3-C4H9, when n=2, R4-n can be pyrrolidine or piperidine). We preliminarily study the physicochemical properties of these RTILs. The contents of this thesis:
纳米CoSe的合成及其在醚类电解液中的电化学性能
然而ꎬ与 ＬＩＢｓ 相比ꎬ由于 Ｎａ 元素较大的摩尔质量和离子半径导致 ＳＩＢｓ 比容量低、能量密度低. 过
渡金属硒化物作为 ＳＩＢｓ 核心部件之一的负极材料对电池电化学性能有至关重要的影响. 根据 Ｎａ ＋ 存储
机制不同ꎬＳＩＢｓ 负极材料粗略可以分为 ３ 类ꎬ即插层类负极、转化反应类负极和合金类负极 [７] . 其中ꎬ与
的纳米结构可以有效地改善电池的性能( 钠离子电池在 ０. １ Ａ / ｇ 电流密度下ꎬ进行 １００ 次循环后ꎬ具有 ４１３
ｍＡｈ / ｇ 的超高容量) . 与酯基电解液不同ꎬ选择的醚基电解液避免了酯基电解液和多硒化物反应消耗活性
材料ꎬ进而引起容量衰减的问题ꎬ最终可以实现更稳定的循环周期( 钠离子电池在 ２ Ａ / ｇ 电流密度下ꎬ进行
况ꎻ利用 Ｒｉｇａｋｕ Ｄ / ｍａｘ￣２５５０ Ｘ 射线衍射仪( ＸＲＤ) 在 Ｃｕ￣Ｋ α 辐射下进行结构分析ꎻ采用金埃谱科技公司
( 北京) 生产的 ＥｓｃａＬａｂ ２５０Ｘｉ 型 Ｘ 射线光电子能谱仪( ＸＰＳ) 进行 ＣｏＳｅ 元素价态分析.
１. ４ 电化学测量
为了制造电极ꎬ以 ｍ( ＣｏＳｅ 材料活性物质) ∶ ｍ( Ｓｕｐｅｒ Ｐ 导电添加剂) ∶ ｍ( 聚偏二氟乙烯( ＰＶＤＦ) ) ＝
( Ｃ) 在 ０. １ Ａ / ｇ 电流密度下的循环性能和库仑效率
( Ａ) ＳＥＭ 图ꎻ( Ｂ) ＴＥＭ 图ꎻ( Ｃ) 区域 ＨＲＴＥＭ 图
图 ２ 纳米级 ＣｏＳｅ 形貌图
Ｆｉｇ. ２ Ｔｈｅ ｉｍａｇｅｓ ｏｆ ｎａｎｏ￣ｓｃａｌｅ ＣｏＳｅ
为了更好的验证纳米级 ＣｏＳｅ 的钠储存性能ꎬ将电极材料组装进 ２０３２ 型电池. 在 ０. ３ ~ ３. ０ Ｖ 电压
钠电池领域的研究综述
掺杂、涂层和纳米化是提高这些材料性能的主要策略
•固有的低导电性导致性能较差
非晶态TiO2
•在导电衬底(如Cu或Ti)上生长纳米的TiO2，缩短了扩散路径，提高电子导电性。
•三维开放结构，易于加工，但低电子效率的差的电导率
锐钛矿型TiO2 合金材料
•一般采用改变形貌、异质原子掺杂和碳包覆 •较高的容量，膨胀导致库伦效率低，循环性能差 •功率密度大
碳基材料
•低成本，高性能 •储能能力低 •良好的循环稳定性，但容量低
钛基材料
•低的氧化还原反应，低成本，结构稳定，无毒 •较高的容量，膨胀导致库伦效率低，循环性能差
合金材料
•功率密度大
•较小的原子量和较强的锂离子嵌入能力，安全的工作电压
硫系材料
•要抑制钠离子嵌脱过程中材料的体积膨胀
• 氧化还原电位调节范围宽，可发生多电子反应
有机材料
•化合物种类繁多，含量丰富；具有柔性结构
一. 碳基材料
天然石墨
石墨类
人造石墨
改性石墨
碳基材料
硬碳
焦炭
无定型碳 材料
软碳
中间相碳微球
碳纤维，PAS
具有较高的≈300 mAh g−1的 容量和优异的循环性能
树脂
NIBs碳质负极材料常用前驱体的主要性能：原料价格、碳 产量、生产价格、负材料性能、价格/性能比
汽车零部件行业研究：钠电池：降本大趋势的重要路线，体系渐成
行业观点：降本诉求日益浓厚，钠电大趋势无忧。
相较于锂电，钠电能量密度较低，产业发展不成熟，但长期成本竞争力显著。
钠电、锂电制造工序、良率相近，规模化后制造费用基本相近，钠电成熟期物料成本约为0.27元/wh ，而锂电在20万元锂价时物料成本为0.42元/wh ，对应单车成本可下降约4000元。
此外，钠电高低温性能、安全性更佳，亦成为钠电产品有力卖点。
产品指标持续升级，应用场景不断打开。
目前钠电产品正处于迭代中，目前循环1500+次、能量密度140wh/kg 的产品指标已满足A00、两轮等场景应用要求。
我们预计23年开始，两轮车、低速电动车等将逐步开启应用，预计2026年钠电装机需求量超110Gw 。
电池制造：供应链管控&一体化盈利兑现度高。
钠电池的低成本应用领域将对制造厂的降本具有很强的要求，供应链管控&材料一体化是关键。
从价值量占比看，正极、负极、电解液分别占成本30%、18%、30%，具有产业链延伸能力企业盈利兑现度强。
材料体系：层状氧化物&硬碳负极为产业化路径主流。
1）正极材料：普鲁士路线低成本、容量相对较高，但循环性能、倍率性能差。
层状氧化物成本适中，容量较高且与三元工艺相近，有望率先量产。
聚阴离子循环性能佳，但倍率性能、容量较低，产品仍需迭代。
2）负极材料：生物质硬碳目前指标最佳，将率先放量，核心在于资源端的锁定。
从中长期看，沥青基在规模化、成本上潜力更大。
生产工艺与石墨负极相差较大。
3）电解液：溶质以六氟磷酸钠为主，无需向NaFSI 等领域迭代，醚基电解液性能更佳，工艺与现有六氟磷酸锂协同性较强。
4）其他：隔膜可以选用成本更低的玻璃纤维，负极采用铝箔。
投资建议：钠电产业化将至，新旧厂商均有望受益，我们推荐：宁德时代：钠电产业化领军者之一，电池指标性能优异，规划2023年实现产业化； 多氟多：六氟磷酸钠龙头，布局一体化钠电池产业链； 振华新材：钠电材料龙头，下游客户优质；贝特瑞：负极行业龙头，硬碳材料研发领先；元力股份：硬碳材料新星，具有工艺协同、原材料供应优势。
离子液体的性质及研究进展
离子液体的性质及研究进展王昊迪【摘要】离子液体作为一种新型绿色化学反应介质,具有熔点低,难挥发,宽电化学窗口,结构可调等特性,其性质和用途与结构紧密联系,能够在特定情况下,替代常见的传统溶剂.本文主要介绍了离子液体的理化性质及其主要的应用方向.【期刊名称】《化工中间体》【年(卷),期】2019(000)001【总页数】2页(P121-122)【关键词】离子液体;绿色化学;液态【作者】王昊迪【作者单位】清华附中秦汉学校山西 712000【正文语种】中文【中图分类】T前言在科技迅速发展的今天，化工的脚步不再止于速度，人们更加注重的是效率和环境友好的双重满足。
绿色化学这一概念的提出，使人们意识到借助于科学技术，人类可以从根本上尽量减少甚至消除化学化工生产的过程给环境造成的污染。
而绿色化学则是指用化学技术和方法去减少或消除危险物质的使用，在源头上控制危险的产生。
离子液体，顾名思义，是指由离子组成的液体。
在其物质组成上，成分与我们常见的“盐”十分相似，但离子液体的熔点明显低于室温，因此在室温范围内呈现液态。
与传统的固态盐类物质相比，它是液态，其熔点甚至可以低至-96℃；与传统的液体相比，它又是由离子构成的，因此熔点甚至可以高达400℃。
在工业合成生产中，我国目前通常使用有机溶剂。
众所周知，有机溶剂具有很明显的缺点，它们易挥发，易燃烧甚至能够发生爆炸，大量存储有机溶剂会带来巨大的安全隐患。
而离子液体蒸气压低不易挥发，酸碱性可调，一般对环境无毒害。
因此，离子液体可以作为一种新的绿色化学反应介质，来代替有机溶剂。
1.离子液体简介(1)离子液体的概念离子液体，通俗来讲，就是熔融状态下的离子化合物，只是这种物质熔点很低，可以在室温下呈现液态。
离子液体一般由有机阳离子和无机阴离子组成，呈电中性，阴阳离子之间通过库伦相互作用结合，作用力大小与阴阳离子的电荷数量及半径有关，离子半径越大，它们之间的作用力越小。
离子液体的形成原因是因为结构中的取代基具有不对称性，而这种不对称性会导致阴阳离子间的作用力降低，无法堆积形成有序结构，从而使物质以液体形式存在。
离子键型石墨层间化合物及其应用于碱金属离子电池的研究进展
andCs [19];(c)electrondensitiesforcompositionsLiC6 ,NaC6 and KC 6[19];(d)schematicillustrationof operatingprinciplesofLIBswithanodeofgraphite [25]
16.7kJ·mol-1[1]),这 使 得 多 种 分 子、原 子、离 子 和 原
子团能进入石墨层间形成不破坏石墨层状结构的新化
合物,称 为 石 墨 层 间 化 合 物 (GraphiteIntercalation Compounds,GICs)[2-4]。根 据 客 体 与 宿 主 石 墨 之 间 形
1 碱金属-GICs中客体的插层行为
碱金属容易失 掉 最 外 层 电 子,进 入 石 墨 碳 层 后 形 成供电子型的碱 金 属-GICs。 碱 金 属-GICs中,随 着 碱 金 属 离 子 浓 度 增 加 ,石 墨 碳 层 间 距 变 大 ,层 间 范 德 华 力 减弱[12-13]。Safran等 首 [14] 次 提 出,成 阶 机 理 与 宿 主 客 体之间的长程弹性相互作用和静电相互作用有关。在 碱金属-GICs中,电 荷 从 碱 金 属 转 移 到 了 石 墨,所 以 c 轴方向存在着碳 层 之 间 的 排 斥 力,但 同 时 石 墨 碳 层 并
柳小玄 等:离子键型石墨层间化合物及其应用于碱金属离子电池的研究进展
文 章 编 号 :1001-9731(2021)06-06047-12
砜基溶剂电解液-概述说明以及解释
砜基溶剂电解液-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分的内容可以如下编写：引言部分首先介绍砜基溶剂电解液的概念和作用，指出该电解液在现代电化学领域具有重要的应用价值。
同时，说明本文将以砜基溶剂电解液为研究对象，探讨其定义和特点、制备方法以及在电解液中的应用等方面的内容。
砜基溶剂是指以砜化合物为基础的溶剂体系，在这种体系中，砜化合物具有良好的溶解性和稳定性，可作为电解质或溶剂的一部分来提高电解质的导电性和稳定性。
砜基溶剂在电化学领域得到广泛应用，可以用于储能器件、电解液电池、超级电容器等相关领域。
文章将介绍砜基溶剂的定义和特点，包括其化学性质、热力学性质、物理性质等方面的特点。
同时，还将详细介绍砜基溶剂的制备方法，包括化学合成、物理合成等不同的制备途径，并对比分析它们的优缺点。
此外，文章还将对砜基溶剂在电解液中的应用进行深入探讨，包括其在锂离子电池、超级电容器、太阳能电池等储能器件中的应用。
通过对相关的研究成果和实际应用案例的介绍，展示砜基溶剂在电解液领域的重要作用和应用前景。
总之，本文将通过对砜基溶剂电解液的概述，旨在全面了解砜基溶剂的定义和特点、制备方法以及其在电解液中的应用，为该领域的研究和应用提供参考，同时展望其未来发展的前景和意义。
文章结构部分的内容可以按照以下方式撰写："1.2 文章结构本文主要分为三个部分，分别是引言、正文和结论。
在引言部分（1.1小节），我们将对砜基溶剂电解液进行概述，并介绍本文的目的。
在正文部分（2小节），我们将详细探讨砜基溶剂的定义和特点（2.1小节），包括其化学性质、物理性质以及在电解液中的应用场景。
接着，我们将介绍砜基溶剂的制备方法（2.2小节），包括从原料选择到工艺步骤的详细说明。
最后，我们将探讨砜基溶剂在电解液中的应用（2.3小节），例如在锂离子电池、超级电容器等领域的应用。
在结论部分（3小节），我们将总结砜基溶剂的优势和局限性（3.1小节），分析其研究的前景和意义（3.2小节），并对未来发展做出展望（3.3小节）。
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醚基电解液
醚基电解液是一种具有广泛应用前景的新型液体电解质。
它的特点是具有较高的化学稳定性、高的电导率、低的粘度以及良好的溶液化性能。
由于这些特性，醚基电解液被广泛应用于锂离子电池、超级电容器和燃料电池等领域。
下面将从以下几个方面讨论醚基电解液在中国国情下的应用及发展前景。
一、醚基电解液在锂离子电池领域的应用
目前，中国的锂离子电池行业正处于高速发展期，醚基电解液作为一种新型液体电解质，在锂离子电池领域发展的前景非常广阔。
与传统的有机电解液相比，醚基电解液具有更高的电化学稳定性、更低的电化学窗口、更好的溶解性能以及更低的毒性和污染性，可以大大提高锂离子电池的循环性能和安全性。
未来，随着电动汽车和储能系统市场的逐步成熟，醚基电解液将成为锂离子电池领域的一个重要发展方向。
二、醚基电解液在超级电容器领域的应用
超级电容器是一种新型的高能量、高功率储能设备，不仅具有高效节能、长寿命的特点，还能够在瞬间存储和释放大量的电能。
醚基电解液作为一种高电导率、低粘度的液态电解质，可以大大提高超级电容
器的性能。
目前，中国超级电容器市场处于起步阶段，但是随着新能
源汽车、物流车等市场的快速发展和政策支持，超级电容器将成为未
来的重要发展方向。
三、醚基电解液在燃料电池领域的应用
燃料电池是一种能够将氢气或其他可燃性气体的化学能直接转化为电
能的设备，具有零污染、高效节能、低碳环保等优点。
醚基电解液具
有更高的化学稳定性和更低的易燃性，可以大大提高燃料电池的性能
和安全性。
在中国，燃料电池技术刚刚起步，但是政府在新能源领域
的政策支持和投资力度非常大，未来燃料电池市场将会迎来高速发展。
综上所述，作为一种新型液态电解质，醚基电解液在锂离子电池、超
级电容器和燃料电池等领域具有广阔的应用前景。
随着新兴产业的不
断涌现和政府政策的大力支持，相信醚基电解液将会成为中国新能源
领域的一个重要发展方向。