【直播预告】纳米储能粉体材料的制备以及性能研究

当日益严重的能源经济性问题和环保问题逐渐影响国家的健康发展时，新型的能源生产和消耗模式也随之被提上了日程。国家在相关政策中重点提出要依托信息、控制和储能等先进技术来推动大规模新能源发电的建设和并网，促进智能电网的建设。这其中的储能元件就是需要大力研究发展的一个环节，而目前主流的储能元件就是由锂离子电池组构成的，同时，针对锂离子电池原料昂贵储量稀少的劣势，钠离子电池也逐渐成为了离子电池研究中的热点，并且已经有少量产品被开发出来，因此目前锂离子电池与钠离子电池可以看作是储能元件中两个主要的研究方向，而提升和改进锂/钠离子电池的性能就成为了储能元件发展的关键点。

锂/钠离子电池通过电极材料中锂/钠离子的嵌入与脱出来完成储能与释放能量的过程，所以电极材料的性能是影响电池整体性能的关键因素。除开锂/钠金属单质，通常的锂/钠离子电池电极材料都是导电性能不理想的半导体材料，而其中的绝大部分材料中离子扩散情况也不够理想，这进一步使得电池性能受到影响。因此研究者们通过尝试各种手段来改善金属氧化物的电导率以及应对其体积变化，以求增强电极的大倍率性能及循环稳定性。

首先最直接有效的方法是将活性材料颗粒纳米化，纳米尺度的金属氧化物颗粒相比块体金属氧化物颗粒，具备更大的比表面积，能够有效地增加与电解质接触的界面面积，在特定的电流强度下可以获得更小的单位面积电流密度，而颗粒尺寸变小也使得锂/钠离子扩散所需要传输的距离缩短，提高了锂/钠离子传输的效率，这使得纳米化的金属氧化物材料通常都具备比块体材料更加优秀的储能性能。

除了将材料纳米化，针对半导体材料，引入合适的掺杂物可以提高材料内部的载流子浓度，也是一种有效的提高材料导电性的手段。同时对于已经纳米化的电极材料颗粒，其均匀分布的粒径和大的比表面积，也可以提高其与其它材料复合的效率，而将导电率差的电极材料与导电率优秀的材料在合理精确的设计下进行复合也是得到先进新型材料的一种主要方式，其中导电率优秀的材料包括各种低维碳材料，比如石墨烯、碳纳米管等等，并且这一类碳材料往往还具备相对稳定的性质和优秀的机械性能，在与半导体活性材料进行有效复合后，不但能够使整体材料的电荷输运性能得到提升，同时能够通过自身的弹性使得整体材料能够克服更剧烈的形变，更进一步地提高了材料的稳定性，也使得电池更加耐久。

2021年7月15日下午3:00，中国粉体网旗下平台粉体公开课邀请到齐鲁工业大学（山东省科学院）材料科学与工程学院任慢慢教授作《纳米储能粉体材料的制备以及性能研究》报告，届时任教授将分别以零维/二维（过渡金属氧化物和磷化物量子点负载石墨烯）、一维（碳纳米管以及过渡金属硒化物、过渡金属氧化物负载碳纳米管）、以及三维纳米储能粉体材料为例，结合其实际科研工作详细介绍各类材料的设计理念与制备方法。报告同时将涵盖各类材料在电化学储能器件（锂离子电池、钠离子电池和锂硫电池）中的应用以及性能的探讨。

专家简介：

任慢慢，齐鲁工业大学（山东省科学院）材料科学与工程学院教授，硕士生导师，2009年于南开大学新能源材料化学研究所取得博士学位，2017年-2018年在澳大利亚昆士兰大学生物纳米中心做访问学者。主要从事储能材料（锂离子电池、钠离子电池、锂硫电池）的相关研究。到目前发表SCI收录学术论文40余篇；2篇论文入选ESI数据库近十年高被引论文，论文总引用次数超过2000次。担任Small，Chem.Eng.J.，Appl.Mater.Interfaces，Nanoscale，J.Power Sources等期刊审稿人；主持各类基金项目各6项；并以第一申请人授权中国发明专利5项、澳大利亚专利1项。获得齐鲁工业大学第二届青年教师优秀奖。

参考资料：

田野：纳米储能材料的制备及其性能研究

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