铝离子电池中过渡金属硫族化合物正极材料

冯小琼; 马云龙; 宁红; 张世英; 安长胜; 李劲风

doi:10.7536/PC210111

化学进展 ›› 2022, Vol. 34 ›› Issue (2) :319-327 DOI: 10.7536/PC210111

综述

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铝离子电池中过渡金属硫族化合物正极材料

冯小琼 ¹^,² ,
马云龙 ³ ,
宁红 ² ,
张世英 ¹ ,
安长胜 ¹^,^* ,
李劲风 ²^,^*

作者信息 +

Transition Metal Chalcogenide Cathode Materials Applied in Aluminum-Ion Batteries

Xiaoqiong Feng ¹^,² ,
Yunlong Ma ³ ,
Hong Ning ² ,
Shiying Zhang ¹ ,
Changsheng An ¹^,^* ,
Jinfeng Li ²^,^*

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摘要

作为铝离子电池(AIBs)的正极材料,过渡金属硫族化合物(MX₂ (X=S、Se、Te))具有理论比容量较高和电负性较低等优点,在铝离子电池应用领域极具发展前景。本文以提高过渡金属硫族化合物的储铝性能为目的,综述了过渡金属硫族化合物(MX₂ (X=S、Se、Te))的储铝机理及其电化学性能的关系,并针对目前过渡金属硫族化合物存在的问题,总结研究者们提出的相应解决方案并归纳此类材料的主要改性技术手段。最后,对过渡金属硫族化合物正极材料的发展方向进行展望,并探讨改善其整体电化学性能的可行策略。

Abstract

As a promising cathode of aluminum ion batteries (AIBs), transition metal chalcogenides (MX₂ (X=S, Se, Te)) have excellent theoretical specific capacity and lower electronegativity, which endow it with great potential in commercial AIBs. Here, the relationship between the aluminum storage mechanism and the electrochemical properties of the transition metal sulfide compound (MX₂ (X = S, Se, Te)) is summarized. According to the current problems of transition metal chalcogenides, we propose the corresponding solutions proposed by researchers and summarize the main material modification techniques. Finally, the development direction of transition metal chalcogenide cathode materials is prospected, and feasible strategies to improve its overall electrochemical performance are discussed.

Contents

1 Introduction

2 Aluminum storage of transition metal chalcogenides

2.1 Intercalation mechanism

2.2 Conversion mechanism

3 Transition metal chalcogenide based on conversion mechanism

3.1 Metal sulfide

3.2 Metal selenide

3.3 Metal telluride

3.4 Other chalcogenide

4 Conclusion and outlook

Graphical abstract

关键词

铝离子电池 / 正极材料 / 过渡金属硫族化合物 / 储铝性能 / 材料改性

Key words

aluminum-ion battery / cathode material / transition metal chalcogenide / aluminum storage performance / material modification

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冯小琼, 马云龙, 宁红, 张世英, 安长胜, 李劲风. 铝离子电池中过渡金属硫族化合物正极材料[J]. 化学进展, 2022, 34(2): 319-327 DOI:10.7536/PC210111

Xiaoqiong Feng, Yunlong Ma, Hong Ning, Shiying Zhang, Changsheng An, Jinfeng Li. Transition Metal Chalcogenide Cathode Materials Applied in Aluminum-Ion Batteries[J]. Progress in Chemistry, 2022, 34(2): 319-327 DOI:10.7536/PC210111

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1 引言

目前,锂离子电池(LIBs)存在锂资源稀缺和安全隐患等问题,严重限制其在能储领域的大规模应用^[1⇓~3]。因此,低成本、高安全性二次电池的开发受到社会的普遍关注^[4⇓~6]。铝离子电池(AIBs)具有铝资源丰富、高安全性及高理论体积容量(8040 mAh/cm³)等优点。与传统LIBs相比,AIBs在充放电过程中有多电子参与电极反应,理论比容量高,使得AIBs逐渐成为储能领域的研究热点。自Holleck等^[7]以金属铝为负极、金属氯化物为正极,由AlCl₃、KCl和NaCl组成的融盐电解质组成铝电池以来,非水系AIBs的研究开始受到研究者的关注。然而,由于铝的电极电位较高(-1.676 V vs 标准氢电极)和参与电极反应离子半径较大,导致AIBs能量密度较低,且电化学性能不足以满足实际的需求。直到2015年Lin等^[8]以新型离子液体(AlCl₃/EMImCl)为电解质的AIBs构建模型,才打破了铝离子电池发展进程的僵局。近年来,不同类型材料已被应用于非水系AIBs正极材料,如金属氧化物^[9⇓~11]、过渡金属硫族化物^[12⇓~14]、碳基材料^[15⇓~17]和其他材料^[18,19]等。其中,碳基材料(如石墨、石墨烯和碳纳米管等)在AIBs中应用最为广泛,表现出较高的放电电压和较好的循环稳定性,但碳基材料储铝机制中的客体离子为AlC

l 4 -

,在嵌入相同数量的离子条件下,其产生的理论比容量仅为Al³⁺的三分之一,故其放电比容量较低。而过渡金属氧化物则由于具有较高放电比容量而受到关注,但目前,关于过渡金属氧化物的报道主要集中于钒基氧化物,其他过渡金属氧化物的报道较少,这是由于Al³⁺表面电荷密度较大,加上多价离子在氧化物晶体结构中的传输能垒很高,使得Al³⁺与材料晶格间产生极强的库仑相互作用,阻碍其晶格间扩散。相较于其他正极材料,过渡金属硫族化合物在储铝过程中可以交换3个电子,能表现出较高的理论比容量^[20,21]。此外,过渡金属硫族化合物具有较宽的层间距、较低的电负性及资源丰富等优点,与Al³⁺间库仑相互作用较金属氧化物更弱,被认为是极具前景的铝离子电池正极材料。但充放电过程中参与电极反应离子半径较大,导致过渡金属硫族化合物在充放电过程中存在放电比容量偏低、循环稳定性差、及脱/嵌离子反应复杂、反应机制不明确的问题^[22,23]。目前,研究人员通过对过渡金属硫族化合物进行结构设计和优化改性以改善其固有缺陷,提升其电化学性能,并通过现代表征手段对其储铝机理进行分析。

本文以提高过渡金属硫族化合物储铝性能为目的,综述了过渡金属硫族化合物(MX₂ (X=S、Se、Te))正极材料在非水系AIBs中的储铝机制、最新研究进展及提高其储铝性能的技术手段。同时对过渡金属硫族化合物在非水系AIBs中的应用前景进行了展望,并提出了优化其电化学性能的解决方案。

2 过渡金属硫族化合物的储铝机制

非水系AIBs是基于氯铝酸盐离子电解液体系(IL)作为电解质进行设计的电池系统^[24]。其中,过渡金属硫族化合物作为AIBs正极材料,存在两种可逆的储能机制,即插层反应和转化反应。

2.1 插层反应

目前,有个别研究证实了氯铝酸盐阴离子(

A l C l 4 -

)能在过渡金属硫族化合物正极材料中可逆地插层和脱出。充电时,金属Al中的Al原子在电化学过程中转化为负极一侧的

A l C l 4 -

。在充电时

A l C l 4 -

离子会插入正极材料层间,在放电时则相应地从中脱出,同时金属Al和

A l C l 4 -

转化为Al₂C

l 7 -

[25]。其具体电化学方程式如下。

充放电过程中

正极:M+nAlC

l 4 -

-ne^-↔M[AlCl₄]_n

负极:4Al₂C

l 7 -

+3e^-↔Al+7AlC

l 4 -

由于

A l C l 4 -

离子半径较大(0.528 nm)且携带电荷量较Al³⁺较少,嵌入多数金属硫族化合物晶格阻力较大,导致其可逆嵌脱困难,电化学反应速率受限且放电比容量较低,故基于插层机制的该类AIBs正极材料的研究进展有限。针对上述问题,研究者着眼于构筑具有较大层间尺寸的电极材料,以承受

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在充放电过程中的可逆嵌脱。在此基础上,Hu等^[26]制备了层间距较大(0.589 nm)的石墨烯支撑的SnS₂(G-SnS₂)层状材料作为AIBs的正极,并借助非原位表征手段证明了

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离子能实现在SnS₂晶格位点间的可逆嵌脱。此外,石墨烯(rGO)基质的存在也为

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脱嵌提供了丰富活性位点。Zhao等^[27]制备了一种星状二维WS₂微米片,并首次运用在AIBs中。通过密度泛函理论(DFT)计算、XPS和XRD深入揭示了

AlCl 4 -

在WS₂电极中的插层机制,DFT计算结果验证了

AlCl 4 -

嵌脱WS₂电极中形成能为-1.17 eV,说明

AlCl 4 -

嵌入的可行性和稳定性。所组装的WS₂∥Al电池展现出优异的电化学性能,在1 A·g^-1大电流密度下循环500次后比容量稳定在119 mAh·g^-1,且在-20~70 ℃的较大温度范围内,该铝离子电池都可以稳定工作。Divya等^[28]研究了一系列大层间距的二维硫族化合物(MoS₂、MoSe₂和MoSSe)作为AIBs的正极,其DFT计算结果表明,由于Al³⁺的电荷密度过高,当其被假定插层时,会导致这些材料的层间距明显减小,因此,他们设定以

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嵌入正极材料层间,该理论计算结果与大部分二维硫族化合物的反应机制大相径庭,如图1a所示,该类材料有M1(X-Mo-X原子间)和M2(MoX₂层间)两个空位用于插层,由于

A l C l 4 -

离子半径大,它们在M2位点插层中会发生适当变形以适应层间位点,该现象与Takahashi等^[29]所报道的结论一致。

不同于上述的层间插入位点,Jiang等^[30]根据非原位XPS和XRD对晶胞体积较大的Cu_2-_xSe纳米棒的储铝机制进行了研究,结果表明,在电化学反应中,

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在Cu_2-_xSe中嵌入点为其(200)晶面。迄今为止,由于

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作为嵌入客体离子时,其单价电化学反应无法体现AIBs的多电子转移优势,且其较大尺寸会导致电极材料结构被迫形变崩塌^[31],导致基于该反应机制的电极材料实际容量有限,难以满足实用需求。因此,除了从材料尺度、层间距和结构稳定性方面设计过渡金属硫族化合物类正极材料外,把视野转移到基于Al³⁺转化反应机制的电极材料研究也是可行策略之一。

2.2 转化反应

目前,大多数金属硫族化合物(MX₂ (X=S、Se、Te))作为AIBs正极材料的报道中,其转化机理大多涉及含有多价元素物质的可逆转化^[32],主要是基于Al³⁺的嵌脱反应,Al³⁺在放电过程中嵌入主体材料晶格中,反之在充电过程中脱嵌,其具体反应机理如下^[33,34]:

mnAl³⁺+M_nX_m+3mne^-↔mA_nX+nM⁰

由于在充放电过程中发生了多电子氧化还原反应,基于转化反应的AIBs理论上可实现更高的容量输出,且多离子的迁移和正极材料与嵌入离子的相互作用在一定程度上是提升AIBs电化学性能和快速充放电的关键。因而,绝对有必要全面系统阐述基于转化反应机制的金属硫族化合物(MX₂ (X=S、Se、Te))的相关研究。

3 基于转化反应的过渡金属硫族化合物

3.1 金属硫化物

3.1.1 硫化钼

MoS₂具有六方晶系层状结构,层间以较弱的范德华力相结合^[35],其较大的层间距(0.65 nm)有利于Al³⁺的嵌入。Li等^[36]首次将花瓣状的MoS₂微球应用于AIBs(图2 (a)),电化学测试结果表明,在20 mA·g^-1的电流密度下,首次放电比容量为253.6 mAh·g^-1,在40 mA·g^-1的电流密度下,循环100圈后放电比容量为66.7 mAh·g^-1。作为AIBs正极材料,MoS₂电极材料在首圈表现出较高的比容量,但在随后的充放电过程中,MoS₂本征电导率较低和与Al³⁺产生静电效应,导致其较差的循环稳定性。因此,提高二维层状MoS₂的结构稳定性和电子电导率,使电解质与活性物质之间有效接触,是铝离子正极材料亟待解决的关键问题之一。随后,Lu等^[37]采用自支撑结构设计制备了MoS₂/CNFs复合材料(图2(b)),MoS₂纳米片均匀分散在碳纳米管表面(图2(c))。CNFs的引入,有效提高MoS₂/CNFs复合材料导电性,增大了电极材料与电解液的接触面积,MoS₂/CNFs复合材料电化学性能得到有效改善。在电流密度为100 mA·g^-1时,首次放电比容量高达293.2 mAh·g^-1,循环200圈后仍保持126.6 mAh·g^-1的可逆比容量,库仑效率高于95%。此外,通过非原位X射线光电子能谱(XPS)和X射线衍射(XRD)互相印证了MoS₂/CNFs的铝存储机制,在充放电过程中,Al³⁺能可逆脱嵌到MoS₂层的(002)平面。上述研究结果表明,通过碳材料包覆能有效改善电极材料在储铝过程中的结构稳定性、提高过渡金属硫化物的电子电导率,从而显著改善其电化学性能。

3.1.2 硫化铁

早在几十年前,FeS₂在熔融系和ILs电解质中用作AIBs的正极。Uchimoto等^[38]研究FeS₂作为氯铝酸盐ILs中AIBs的正极,并通过多种现代表征测试手段研究其反应机理,表明原始FeS₂在充放电中转变为低结晶度FeS和非晶态Al₂S₃。研究结果表明,FeS₂的转化过程主要取决于表面控制反应,且其能量密度也由FeS₂的比表面积决定^[39]。随后,Li等^[40]设计了一种新型多层FeS₂@C复合材料并运用于AIBs正极中。其多层结构形貌可以提供较高比表面积,以保证电解质有效渗透电极材料表面。得益于这种独特的结构,FeS₂@C在1 A·g^-1时保持约120 mAh·g^-1的容量,在1000次循环中几乎没有衰减。

3.1.3 硫化钴

Hu等^[41]制备得到自支撑硫化钴/碳纳米管/纤维复合材料(Co₉S₈@CNT-CNF)。作为AIBs的正极材料,Co₉S₈@CNT-CNF复合材料表现出高柔韧性和出色的机械强度,且自支撑结构设计降低了活性物质粉化和副反应发生的可能性(图3(a)),表现出优异的电化学性能。在0.1 A·g^-1时放电容量为315 mAh·g^-1;在1 A·g^-1时,经过6000次循环后仍保持87 mAh·g^-1的可逆比容量(图3(b))。同时,导电材料的引入可以加快电荷转移,从而使反应动力学得到一定程度的优化。此外,通过非原位XRD、XPS及拉曼光谱对Co₉S₈@CNT-CNF电极材料储铝机理进行分析,测试结果表明参与电极反应离子为Al³⁺。

3.1.4 其他金属硫化物

此外,总结了其他基于转化反应机制的金属硫化物,包括CuS^[42]、Ni₃

S 2 [43]

和Sn

S 2 [44]

。Jiao等^[43]报道了将Ni₃S₂/石墨烯复合材料用作AIBs的新型正极材料。Al³⁺主要嵌入和脱嵌在Ni₃S₂的结构中,且Ni₃S₂和NiS之间可逆转化。在0.1 A·g^-1的电流密度下,Ni₃S₂/石墨烯的初始放电容量为300 mAh·g^-1,且放电平台较高(~1.0 V)。但是,在100个循环后,放电容量仍仅为60 mAh·g^-1,其容量迅速下降可能是由于Al³⁺的嵌入/脱嵌对晶体结构的破坏所致。为了解决Ni₃S₂/石墨烯AIBs中相对较低容量的难题,他们制造了一种由纳米薄片组成的3D分层纳米结构CuS@C微球^[42],作为AIBs的正极。所组装的AIBs表现出较高的平均放电电压,约为1.0 V。此外,在初始放电周期中,电流密度为0.02 A·g^-1时,获得了约240 mAh·g^-1的放电容量。得益于单晶结构和均匀的纳米薄片,在100圈循环后稳定保持着约90 mAh·g^-1的比容量。Liang等^[44]报道了一种自支撑多孔SnS PF正极材料,多孔结构的存在有效提高了与电解质的接触面积,避免了黏结剂和电解质之间可能产生的副反应,SnS/PF电极材料表现出较高的放电比容量和优异的循环稳定性。

综上,通过对硫化物正极材料进行结构调控,如构建纳米尺度或多孔结构、增大材料比表面积、缩短离子扩散路径、复合高导电碳基材料以提高电子电导率等,在一定程度上可改善硫化物正极材料的离子扩散动力学和放电比容量。另一方面,在材料构筑中采用不含胶黏剂的自支撑结构设计,能有效增大活性物质与电解质的接触面积,在提高其电化学性能的同时能更好地与电解质相匹配,为优化其储铝性能提供有效的指导。

3.2 金属硒化物

3.2.1 硒化钴

硒和硫位于同一主族,相较于金属硫化物,金属硒化物具有更高的电导率且硒具有较低的电负性和更容易极化的阴离子骨架,故硒化钴相较于硫化钴可能更有利于Al³⁺的嵌入/脱嵌。Cai等^[45]通过水热法制备一种具有中空结构多孔CoSe₂@rGO复合材料,如图4(a~c)所示,并将其用作AIBs正极材料。得益于其特殊的中空多孔结构,增大电极材料与电解液的接触面积,确保电解液在电极材料内部的有效扩散,为离子传输提供更多通道。此外,石墨烯的引入可以提高复合材料导电性,并缓解电极材料充放电过程中的粉化现象,有效改善CoSe₂@rGO复合材料的循环稳定性。如图4d所示,在1 A·g^-1的电流密度下,500周循环后比容量为143 mAh·g^-1。此外,研究人员通过非原位表征手段及DFT计算对材料的储铝性能及容量衰减机制进一步深入探讨。结果表明,CoSe₂的初始晶格间距为0.587 nm,在首次放电后则转变为0.582 nm,这可归因于尺度较小的Al³⁺(0.053 nm)部分取代了Co²⁺(0.069 nm),该结果也与DFT计算数据结果一致。该项工作为解决转化型电极材料充放电过程中结构不稳定这一问题提供了很好的思路,为过渡金属硒化物在AIBs中的应用奠定一定的理论基础。

3.2.2 硒化锑

Sb₂Se₃晶体由带状的(Sb₄Se₆)_n构成,(Sb₄Se₆)_n内部由Sb-Se共价键结合,带间通过较弱的范德华力相结合,有利于Al³⁺的可逆嵌脱^[46]。Wei等^[47]首次制备了一种单晶Sb₂Se₃纳米棒与氮掺杂石墨烯(SNG)复合材料作为AIBs正极材料,与纯Sb₂Se₃电极材料相比,异质元素掺杂石墨烯的引入,进一步有效提高了Sb₂Se₃@SNG复合材料导电性,从而表现出较高的放电比容量及优异的循环稳定性。在电流密度为0.5 A·g^-1时,Sb₂Se₃@SNG复合材料首次放电比容量高达343 mAh·g^-1;在0.5和1 A·g^-1的较大电流密度下,1000圈长循环后放电比容量分别为125 mAh·g^-1、106 mAh·g^-1,电化学性能得到有效提高。

3.2.3 硒化钼

MoSe₂具有类石墨烯二维层状结构,有利于Al³⁺在MoSe₂片层之间快速嵌脱,从而获得高储铝容量。最近,Nann等^[28]以纯MoSe₂作为AIBs的正极,在40 mA·g^-1的较小电流密度下提供了高达110 mAh·g^-1的首次放电容量,表明MoSe₂在AIBs中极具潜力。但纯MoSe₂在AIBs中直接作为正极时,由于会与Al³⁺产生较强的库仑相互作用,会受到电化学充/放电过程中体积剧烈膨胀和材料粉化的限制,导致其容量迅速衰减。而大量研究结果表明,通过碳包覆改性可以有效提高MoSe₂的电化学性能。例如,Zhou等^[48]以表面碳包覆策略制备改性的MoSe₂@C复合材料,作为AIBs的正极。在0.1 A·g^-1时提供了295 mAh·g^-1出色的首圈放电比容量,经过长循环后仍保持了110 mA·g^-1的可逆比容量,表现出了较好的循环稳定性,证实了碳包覆策略是抑制充电/放电过程中体积膨胀的有效方法。近期,Feng等^[49]制备出具有异质结结构且大层间距的硒化钼/氮掺杂石墨烯(MoSe₂/N-G)复合材料,作为AIBs的正极。实验验证和理论计算揭示独特的异质结结构和异质元素掺杂石墨烯导电网络有利于改善电化学反应动力学,为电解液的快速传输提供了更多反应位点。在0.2 A·g^-1时具有167 mAh·g^-1的初始高放电比容量,循环1000次后保留着140 mAh·g^-1的容量。其DFT计算结果验证了Al³⁺嵌脱离子势垒为-0.19 eV,表明异质结结构设计加快了电解质电子/离子(脱)插层过程,提供了大量的反应活性位点,有效地为Al³⁺离子提供更多的迁移通道,从而获得高反应动力学和可逆容量。因此,基于MoSe₂基材料的异质结结构和大层间距设计的电极材料对提高储铝性能具有重要意义。

3.2.4 硒化锰

MnSe具有特殊的三维多孔岩盐结构^[50],较高的电子电导率和理论比容量使其有望成为一种非常有前景的AIBs正极材料。Du等^[51]报道了一种三维纳米结构的α-MnSe微球,特殊纳微多孔结构可以提供更多的离子传输路径,增大电极材料比表面积提高活性组分的利用率,电化学性能得到有效提高。电流密度为0.2 A·g^-1时,表现出高的放电比容量(408 mAh·g^-1);即使在较大电流密度(1 A·g^-1)下,循环150圈后放电比容量仍有131 mAh·g^-1,库仑效率为97%。

综上,金属硒化物因具有电导率高、电负性低和阴离子骨架柔软等优势,表现出比金属硫化物更优越的储铝性能。此外,特殊纳微多孔结构的构筑且拓宽硒化物层间距等材料尺度设计,也能提高Al³⁺在电极材料中的扩散过程速率,优化电极反应动力学,为通过电极材料结构设计来改善AIBs电化学性能提供了可行的参考方向。

3.3 金属碲化物

3.3.1 碲化镍

NiTe具有典型镍-砷化物晶体结构,电导率比NiT

e 2 [52]

、Ni₃T

e 2 [53]

和Te^[54]更高,且其独特的电学、晶体学和热力学性质,引起了许多研究者的广泛关注。Yu等^[55]首次通过水热法制备了NiTe纳米棒作为AIBs的正极材料。借助现代测试表征手段对其储铝反应机理进行分析。测试结果表明,在充电过程中Te^2-在正极上发上氧化,铝离子在负极上沉积。此外,也通过单壁碳纳米管对隔膜进行改性,在可溶性中间体被单壁碳纳米管(SWCNT)层限制后,表现出良好的循环稳定性能。在200 mA·g^-1的电流密度下,其初始放电比容量高达570 mAh·g^-1;在500 mA·g^-1时,循环100圈后放电比容量仍保持在307 mAh·g^-1。

3.3.2 碲化钴

Zhang等^[56]通过将ZIFs的纳米晶体(ZIF-67)与碲粉混合,然后在惰性气氛中热解,使得金属钴离子在多孔碳基质上原位生长为CoTe₂纳米颗粒,制备得到CoTe₂@N-PC复合材料,作为AIBs正极材料。含碳骨架的复合材料在充电/放电过程中可以承受离子嵌脱产生的机械应变;同时其特殊纳微结构可以减轻可溶性铝酸碲化合物的产生,并改善由化学溶解和电化学反应引起的容量损失的问题,从而提高了循环稳定性,展现出优异的电化学性能。在200 mA·g^-1的电流密度下,表现出635.8 mAh·g^-1的超高可逆初始容量;循环200周后,放电比容量仍高达168.6 mAh·g^-1,库仑效率超过90%。

综上所述,目前金属碲化物在AIBs中报道较少,但因其具有特殊的物化性能,在充放电过程中表现出优异的放电比容量。因而,有待结合上述材料构筑改性策略,进一步开发更先进的AIBs金属碲化物电极材料。

3.4 其他硫族单质

硫基正极具有较高的比容量(1675 mAh·g^-1)和重量能量密度(1340 Wh·kg^-1)^[57,58],因此Al-S电池具有低成本和高能量密度的优势,在大型能储领域极具应用潜力。Cohn等^[59]报道了一种基于氯铝酸盐ILs的非水系Al-S电池体系,该体系可获得高达理论值的比容量,但含硫中间放电物质溶解到IL电解质中会导致穿梭效应,致使容量急速衰减,因此,需对硫阴极进行优化设计。Gao等^[60]通过将硫/Al[EMIm]Cl₄浆料分散到自支撑碳纳米纤维纸(CNF)上,制备出了一种优化设计的Al-S电池(图5(a、b))。将一块涂有碳纳米管(SWCNTs)薄层的GF作为隔膜,涂覆面朝向硫阴极(图5(c)),这种隔膜优化策略有效地限制了多硫化物在电解质中的溶解,极大提高了其电化学性能。如图5(d、e)所示,与未涂覆GF隔膜的电池相比,隔膜改性后的电池容量衰减减慢,Al-S电池的循环性能得到了极大的改善。尽管Al-S电池还处于起步阶段,但它的确是高容量能量存储的理想替代品。因此,亟待深入探讨其电化学反应机理,避免多硫化物在电解质中的溶解。相对于硫单质,Te的电子导电率更高,因此Al-Te电池也是一种极具前景的能储体系。Zhang等^[61]利用Te纳米线材料构建Al-Te电池,通过还原氧化石墨烯和纳米碳管来改性隔膜,以解决Te在充放电过程中的穿梭效应所导致的容量衰减问题。由循环性能测试结果可知,该电池体系在经过100次循环后比容量能稳定维持在400 mAh·g^-1左右,展现了出色的放电比容量和循环稳定性。

除了目前报道的具有特定容量的Al-S和Al-Te电池外,因Se的电化学性质与S和Te相似,也应具有较高的理论比容量。加上Se的分子量比Te小,与S相比则具有较高的体积容量(3253 mAh/cm³)和电导率(~1×10^-3 S/m),因而在AIBs电化学储能领域极具潜力。在普通隔膜的AIBs中,硒铝电池相对于Al/Al³⁺表现出约1.52 V的高放电电压,但在20个循环内容量就迅速衰减,这是由于Se正极的氧化产物会溶解在氯铝酸盐电解质中,导致容量显著衰减。为了解决上述问题,Huang等^[62]通过CMK-3多孔碳涂层改性隔膜,大幅提高了硒铝电池(SAB)的可充电容量和循环稳定性。测试结果表明,在1 A·g^-1的电流密度下能具有高达1009 mAh·g^-1的初始放电比容量。氮气吸脱附测试表明,在AIBs中使用CMK-3改性隔膜可以实现更有效的活性物质利用率。通过XRD、XPS和拉曼光谱对其充放电过程中的反应机理进行研究,机理研究结果表明,CMK-3改性隔膜能够很好地抑制由可溶性氯铝酸硒化合物导致的穿梭效应。

综上,采用导电碳材料来改性隔膜,在提高活性物质有效利用率的同时减少了充放电过程中的穿梭效应,为大幅度提高AIBs的电化学性能提供了一种有效方法。

4 结论与展望

过渡金属硫族化合物作为非水系AIBs的正极材料,具有较低的电负性和更易极化的离子骨架,更利于Al³⁺的嵌入脱出。加上其具有储量丰富、成本经济和理论比容量较高等诸多优势,已跻身为非水系AIBs正极材料的研究热点之一。本文对AIBs中的金属硫族化合物存在的问题、主要改性技术手段进行了介绍,并对它们在非水系AIBs的应用前景进行了展望。

尽管金属硫族化合物作为非水系AIBs正极材料具有颇多优点,但还需知悉硫族化合物材料目前存在的问题,例如容量衰减较快、倍率性能较差且首圈库仑效率不高等,都亟待进一步解决。从目前研究进展来看,虽然能借鉴其他金属离子电池的经验,推测能利于Al³⁺快速嵌入脱嵌且放电平台较高的金属硫族化合物材料。但金属硫族化合物材料应用于非水系AIBs中的反应机理与其他金属离子电池大相径庭,因而更需结合硫族化合物应用于非水系AIBs中的相关工作经验。

因此,要使它们更好地应用于非水系AIBs中,建议从以下几个方面展开相关研究:(1)优化设计硫族化合物正极材料的结构,设计制备具有纳微结构的电极材料,使其具有较高的比表面积和丰富的活性位点;(2)采取将硫族化合物与其他高导电碳基材料复合的策略,在提升材料的电化学稳定性的同时兼顾改善其导电性,进而提高电池首次效率;(3)设计并优化自支撑材料的策略,避免黏结剂与电解质发生的副反应和提高正极材料的电导率;(4)深入探索能量密度高且对商业化极具有实际效益的Al-X(X=S、Se、Te等)电池系统;(5)隔膜的优化改性设计,通过隔膜的简单改性策略,减少正极材料反应过程的损耗,减缓正极材料的溶解;(6)多价铝阳离子或氯铝酸根阴离子嵌入过渡金属硫族化合物晶体结构中的反应机理可能涉及一系列结构和组成变化,多种复杂过程尚未完全了解,需要先进的表征手段来研究活性物质的反应动力学和动态变化;(7)在本文所述的过渡金属硫化物(MX₂ (X=S、Se、Te))中,硫族元素中原子序数较小的S和Se的材料成本和制备工艺都较Te来说更具经济效益;(8)适当拓宽正极材料的放电电位,在获得高储铝容量的同时保证正极材料的结构稳定性和电化学反应可逆性。此外,优化和改性电解质也是推动AIBs商业化的关键一环。目前,非水系AIBs电解质主要由含AlCl₃的离子液体构成,其成本高,对水和空气的易敏特性以及电压窗口窄等缺陷,限制了非水系AIBs发展领域的拓宽,因而开发出新颖、安全和稳定的电解质(包括熔融盐电解质、GPE和混合电解质)等更安全的电解液是亟需解决的问题,且可利用电解质添加剂并增加铝盐的溶解度可以有效地优化铝沉积的动力学并改善AIBs的电化学性能。随着电动汽车等大型储能设备的需求日益增加,相信随着对电解质和此类材料研究开发的日趋成熟,过渡金属硫族化合物在非水系AIBs中的应用值得期待。

参考文献

原文顺序 | 出版日期 | 本文引用

[1]	An C S, Yuan Y F, Zhang B, Tang L B, Xiao B, He Z J, Zheng J C, Lu J. Adv. Energy Mater., 2019, 9(18): 1900356.

[2]	Herfurth H J. Nature, 2008, 451: 652.

[3]	Hueso K B, Armand M, Rojo T. Energy Environ. Sci., 2013, 6(3): 734.

[4]	Zhang Y, Liu S Q, Ji Y J, Ma J M, Yu H J. Adv. Mater., 2018, 30(38): 1706310.

[5]	An C S, Zhang B, Tang L B, Xiao B, Zheng J C. Electrochimica Acta, 2018, 283: 385.

[6]	Niu J, Zhang S, Niu Y, Song H H, Chen X H, Zhou J S. Prog. Chem., 2015, 27(9): 1275.

[7]	( 牛津, 张苏, 牛越, 宋怀河, 陈晓红, 周继升. 化学进展, 2015, 27(9): 1275.)

[8]	Holleck G L, Giner J. J. Electrochem. Soc., 1972, 119(9): 1161.

[9]	Lin M C, Gong M, Lu B G, Wu Y P, Wang D Y, Guan M Y, Angell M, Chen C X, Yang J, Hwang B J, Dai H J. Nature, 2015, 520(7547): 324.

[10]	Tu J G, Lei H P, Yu Z J, Jiao S Q. Chem. Commun., 2018, 54(11): 1343.

[11]	Gu S C, Wang H L, Wu C, Bai Y, Li H, Wu F. Energy Storage Mater., 2017, 6: 9.

[12]	Wang H L, Bai Y, Chen S, Luo X Y, Wu C, Wu F, Lu J, Amine K. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2015, 7(1): 80.

[13]	Geng L X, Scheifers J P, Fu C Y, Zhang J, Fokwa B P T, Guo J C. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2017, 9(25): 21251.

[14]	Zhang R, Qin Y, Liu P, Jia C K, Tang Y G, Wang H Y. ChemSusChem, 2020, 13(6): 1354.

[15]	Remskar M, Mrzel A, Skraba Z. Science, 2001, 292: 479.

[16]	Dong X Z, Xu H Y, Chen H, Wang L Y, Wang J Q, Fang W Z, Chen C, Salman M, Xu Z, Gao C. Carbon, 2019, 148: 134.

[17]	Hu H Y, Cai T H, Bai P, Xu J, Ge S H, Hu H, Wu M B, Xue Q Z, Yan Z F, Gao X L, Xing W. Chem. Commun., 2020, 56(10): 1593.

[18]	Bhauriyal P, Mahata A, Pathak B. Phys. Chem. Chem. Phys., 2017, 19(11): 7980.

[19]	Kaveevivitchai W, Hua A, Wang S. Small, 2017, 13: 1701296.

[20]	Li C X, Dong S H, Tang R, Ge X L, Zhang Z W, Wang C X, Lu Y P, Yin L W. Energy Environ. Sci., 2018, 11(11): 3201.

[21]	Liu Y P, Li Y G. Chin. Sci. Bull., 2015, 60: 1723.

[22]	( 刘玉平, 李彦光. 科学通报, 2015, 60: 1723.)

[23]	Ye D L, Luo B, Lu G M, Wang L Z. Sci. Bull., 2015, 60(11): 1042.

[24]	Kong D S, Wang H T, Judy J, Mauro P, Kristie J, Yao J, Cui Y. Nano Letters, 2013, 13: 3.

[25]	Zhang Y, Liu S Q, Ji Y J, Ma J M, Yu H J. Adv. Mater., 2018, 30(38): 1706310.

[26]	Tian H, Zhang S, Meng Z, Meng, Zhen H, Wei H, Wei Q. ACS Energy Letters, 2017: 1170.

[27]	Wang D Y, Wei C Y, Lin M C, Pan C J, Chou H L, Chen H A, Gong M, Wu Y P, Yuan C Z, Angell M, Hsieh Y J, Chen Y H, Wen C Y, Chen C W, Hwang B J, Chen C C, Dai H J. Nat. Commun., 2017, 8(1): 1.

[28]	Hu Y X, Luo B, Ye D L, Zhu X B, Lyu M Q, Wang L Z. Adv. Mater., 2017, 29(48): 1606132.

[29]	Zhao Z C, Hu Z Q, Li Q, Li H S, Zhang X, Zhuang Y D, Wang F, Yu G H. Nano Today, 2020, 32: 100870.

[30]	Divya S, Johnston J H, Nann T. Energy Technol., 2020, 8(6): 2000038.

[31]	Takahashi K, Wang Y, Cao G Z. J. Phys. Chem. B, 2005, 109(1): 48.

[32]	Jiang J L, Li H, Fu T, Hwang B J, Li X, Zhao J B. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2018, 10(21): 17942.

[33]	Hu Z Q, Zhang H, Wang H Z, Zhang F L, Li Q, Li H S. ACS Mater. Lett., 2020, 2(8): 887.

[34]	Bai L, Wang Y F, Huo S H, Lu X Q. Prog. Chem., 2019, 31(1): 191.

[35]	( 白蕾, 王艳凤, 霍淑慧, 卢小泉. 化学进展, 2019, 31(1): 191.)

[36]	Yang H, Li H, Li J, Sun Z, He K, Cheng H, Li F. Angew Chem Int Ed, 2019, 58: 11978.

[37]	Zhang R, Qin Y, Liu P, Jia C K, Tang Y G, Wang H Y. ChemSusChem, 2020, 13(6): 1354.

[38]	Jeong J M, Kyoung G, Sung J, Jung W K, Young K H, Seok J L, Bong G C. Nanoscale, 2015, 7: 324.

[39]	Li Z Y, Niu B B, Liu J, Li J L, Kang F Y. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2018, 10(11): 9451.

[40]	Yang W, Lu H, Cao Y. ACS Sustainable Chem., 2019, 7: 4861.

[41]	Mori T, Orikasa Y, Nakanishi K, Chen K Z, Hattori M, Ohta T, Uchimoto Y. J. Power Sources, 2016, 313: 9.

[42]	Takami N, Koura N. Electrochimica Acta, 1988, 33(1): 69.

[43]	Zhao Z C, Hu Z Q, Jiao R S, Tang Z H, Dong P, Li Y D, Li S D, Li H S. Energy Storage Mater., 2019, 22: 228.

[44]	Hu Y X, Luo B, Ye D L, Zhu X B, Lyu M Q, Wang L Z. Adv. Mater., 2017, 29(48): 1606132.

[45]	Wang S, Jiao S Q, Wang J X, Chen H S, Tian D H, Lei H P, Fang D N. ACS Nano, 2017, 11(1): 469.

[46]	Wang S, Yu Z J, Tu J G, Wang J X, Tian D H, Liu Y J, Jiao S Q. Adv. Energy Mater., 2016, 6(13): 1600137.

[47]	Liang K, Ju L C, Koul S, Kushima A, Yang Y. Adv. Energy Mater., 2019, 9(2): 1802543.

[48]	Hu Z Q, Zhi K K, Li Q, Zhao Z C, Liang H Y, Liu X, Huang J Y, Zhang C X, Li H S, Guo X X. J. Power Sources, 2019, 440: 227147.

[49]	Cai T H, Zhao L M, Hu H Y, Li T G, Li X C, Guo S, Li Y P, Xue Q Z, Xing W, Yan Z F, Wang L Z. Energy Environ. Sci., 2018, 11(9): 2341.

[50]	Guan W, Wei L J, Jiao S Q. Nanoscale, 2019, 11: 16437.

[51]	Zhou Q P, Wang D W, Lian Y, Hou S Y, Ban C L, Wang Z F, Zhao J, Zhang H H. Electrochimica Acta, 2020, 354: 136677.

[52]	Feng X Q, Li J M, Ma Y L, Yang C Y, Zhang S Y, Li J F, An C S. ACS Appl. Energy Mater., 2021, 4(2): 1575.

[53]	Song G S, Liang C, Gong H, Li M F, Zheng X C, Cheng L, Yang K, Jiang X Q, Liu Z. Adv. Mater., 2015, 27(40): 6110.

[54]	Du Y Q, Zhao S M, Xu C. ChemElectroChem, 2019, 6: 4437.

[55]	Jiang L, Zhu Y J, Cui J B. J. Solid State Chem., 2010, 183(10): 2358.

[56]	Xu J, Yin Y Q, Xiong H Q, Du X D, Jiang Y J, Guo W, Wang Z, Xie Z Z, Qu D Y, Tang H L, Deng Q B, Li J S. Appl. Surf. Sci., 2019, 490: 516.

[57]	Seo J U, Seong G K, Park C M. Sci. Rep., 2015, 5(1): 1.

[58]	Yu Z J, Jiao S Q, Tu J G. ACS Nano, 2020, 14: 3469.

[59]	Zhang B, Zhang Y, Li J L, Liu J, Huo X G, Kang F Y. J. Mater. Chem. A, 2020, 8(11): 5535.

[60]	Manthiram A, Fu Y Z, Chung S H, Zu C X, Su Y S. Chem. Rev., 2014, 114(23): 11751.

[61]	Wang H L, Yang Y, Liang Y Y, Robinson J T, Li Y G, Jackson A, Cui Y, Dai H J. Nano Lett., 2011, 11(7): 2644.

[62]	Cohn G, Ma L, Archer L A. J. Power Sources, 2015, 283: 416.

[63]	Gao T, Li X, Wang X, Han J K, Fan F D, Suo X L, Pearse L M, Alex J L, Rubloff S B, Gary W, Gaskell K J, Noked M, Wang C S. Angew. Chem., 2016, 12: 1.

[64]	Zhang X F, Jiao S Q, Tu J G, Song W L, Xiao X, Li S J, Wang M Y, Lei H P, Tian D H, Chen H S, Fang D N. Energy Environ. Sci., 2019, 12(6): 1918.

[65]	Liu S Q, Zhang X, He S M, Tang Y S, Wang J, Wang B Y, Zhao S, Su H, Ren Y, Zhang L Q, Huang J Y, Yu H J, Amine K. Nano Energy, 2019, 66: 104159.

[1]	An C S, Yuan Y F, Zhang B, Tang L B, Xiao B, He Z J, Zheng J C, Lu J. Adv. Energy Mater., 2019, 9(18): 1900356.
[2]	Herfurth H J. Nature, 2008, 451: 652.
[3]	Hueso K B, Armand M, Rojo T. Energy Environ. Sci., 2013, 6(3): 734.
[4]	Zhang Y, Liu S Q, Ji Y J, Ma J M, Yu H J. Adv. Mater., 2018, 30(38): 1706310.
[5]	An C S, Zhang B, Tang L B, Xiao B, Zheng J C. Electrochimica Acta, 2018, 283: 385.
[6]	Niu J, Zhang S, Niu Y, Song H H, Chen X H, Zhou J S. Prog. Chem., 2015, 27(9): 1275.
[6]	( 牛津, 张苏, 牛越, 宋怀河, 陈晓红, 周继升. 化学进展, 2015, 27(9): 1275.)
[7]	Holleck G L, Giner J. J. Electrochem. Soc., 1972, 119(9): 1161.
[8]	Lin M C, Gong M, Lu B G, Wu Y P, Wang D Y, Guan M Y, Angell M, Chen C X, Yang J, Hwang B J, Dai H J. Nature, 2015, 520(7547): 324.
[9]	Tu J G, Lei H P, Yu Z J, Jiao S Q. Chem. Commun., 2018, 54(11): 1343.
[10]	Gu S C, Wang H L, Wu C, Bai Y, Li H, Wu F. Energy Storage Mater., 2017, 6: 9.
[11]	Wang H L, Bai Y, Chen S, Luo X Y, Wu C, Wu F, Lu J, Amine K. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2015, 7(1): 80.
[12]	Geng L X, Scheifers J P, Fu C Y, Zhang J, Fokwa B P T, Guo J C. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2017, 9(25): 21251.
[13]	Zhang R, Qin Y, Liu P, Jia C K, Tang Y G, Wang H Y. ChemSusChem, 2020, 13(6): 1354.
[14]	Remskar M, Mrzel A, Skraba Z. Science, 2001, 292: 479.
[15]	Dong X Z, Xu H Y, Chen H, Wang L Y, Wang J Q, Fang W Z, Chen C, Salman M, Xu Z, Gao C. Carbon, 2019, 148: 134.
[16]	Hu H Y, Cai T H, Bai P, Xu J, Ge S H, Hu H, Wu M B, Xue Q Z, Yan Z F, Gao X L, Xing W. Chem. Commun., 2020, 56(10): 1593.
[17]	Bhauriyal P, Mahata A, Pathak B. Phys. Chem. Chem. Phys., 2017, 19(11): 7980.
[18]	Kaveevivitchai W, Hua A, Wang S. Small, 2017, 13: 1701296.
[19]	Li C X, Dong S H, Tang R, Ge X L, Zhang Z W, Wang C X, Lu Y P, Yin L W. Energy Environ. Sci., 2018, 11(11): 3201.
[20]	Liu Y P, Li Y G. Chin. Sci. Bull., 2015, 60: 1723.
[20]	( 刘玉平, 李彦光. 科学通报, 2015, 60: 1723.)
[21]	Ye D L, Luo B, Lu G M, Wang L Z. Sci. Bull., 2015, 60(11): 1042.
[22]	Kong D S, Wang H T, Judy J, Mauro P, Kristie J, Yao J, Cui Y. Nano Letters, 2013, 13: 3.
[23]	Zhang Y, Liu S Q, Ji Y J, Ma J M, Yu H J. Adv. Mater., 2018, 30(38): 1706310.
[24]	Tian H, Zhang S, Meng Z, Meng, Zhen H, Wei H, Wei Q. ACS Energy Letters, 2017: 1170.
[25]	Wang D Y, Wei C Y, Lin M C, Pan C J, Chou H L, Chen H A, Gong M, Wu Y P, Yuan C Z, Angell M, Hsieh Y J, Chen Y H, Wen C Y, Chen C W, Hwang B J, Chen C C, Dai H J. Nat. Commun., 2017, 8(1): 1.
[26]	Hu Y X, Luo B, Ye D L, Zhu X B, Lyu M Q, Wang L Z. Adv. Mater., 2017, 29(48): 1606132.
[27]	Zhao Z C, Hu Z Q, Li Q, Li H S, Zhang X, Zhuang Y D, Wang F, Yu G H. Nano Today, 2020, 32: 100870.
[28]	Divya S, Johnston J H, Nann T. Energy Technol., 2020, 8(6): 2000038.
[29]	Takahashi K, Wang Y, Cao G Z. J. Phys. Chem. B, 2005, 109(1): 48.
[30]	Jiang J L, Li H, Fu T, Hwang B J, Li X, Zhao J B. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2018, 10(21): 17942.
[31]	Hu Z Q, Zhang H, Wang H Z, Zhang F L, Li Q, Li H S. ACS Mater. Lett., 2020, 2(8): 887.
[32]	Bai L, Wang Y F, Huo S H, Lu X Q. Prog. Chem., 2019, 31(1): 191.
[32]	( 白蕾, 王艳凤, 霍淑慧, 卢小泉. 化学进展, 2019, 31(1): 191.)
[33]	Yang H, Li H, Li J, Sun Z, He K, Cheng H, Li F. Angew Chem Int Ed, 2019, 58: 11978.
[34]	Zhang R, Qin Y, Liu P, Jia C K, Tang Y G, Wang H Y. ChemSusChem, 2020, 13(6): 1354.
[35]	Jeong J M, Kyoung G, Sung J, Jung W K, Young K H, Seok J L, Bong G C. Nanoscale, 2015, 7: 324.
[36]	Li Z Y, Niu B B, Liu J, Li J L, Kang F Y. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2018, 10(11): 9451.
[37]	Yang W, Lu H, Cao Y. ACS Sustainable Chem., 2019, 7: 4861.
[38]	Mori T, Orikasa Y, Nakanishi K, Chen K Z, Hattori M, Ohta T, Uchimoto Y. J. Power Sources, 2016, 313: 9.
[39]	Takami N, Koura N. Electrochimica Acta, 1988, 33(1): 69.
[40]	Zhao Z C, Hu Z Q, Jiao R S, Tang Z H, Dong P, Li Y D, Li S D, Li H S. Energy Storage Mater., 2019, 22: 228.
[41]	Hu Y X, Luo B, Ye D L, Zhu X B, Lyu M Q, Wang L Z. Adv. Mater., 2017, 29(48): 1606132.
[42]	Wang S, Jiao S Q, Wang J X, Chen H S, Tian D H, Lei H P, Fang D N. ACS Nano, 2017, 11(1): 469.
[43]	Wang S, Yu Z J, Tu J G, Wang J X, Tian D H, Liu Y J, Jiao S Q. Adv. Energy Mater., 2016, 6(13): 1600137.
[44]	Liang K, Ju L C, Koul S, Kushima A, Yang Y. Adv. Energy Mater., 2019, 9(2): 1802543.
[45]	Hu Z Q, Zhi K K, Li Q, Zhao Z C, Liang H Y, Liu X, Huang J Y, Zhang C X, Li H S, Guo X X. J. Power Sources, 2019, 440: 227147.
[46]	Cai T H, Zhao L M, Hu H Y, Li T G, Li X C, Guo S, Li Y P, Xue Q Z, Xing W, Yan Z F, Wang L Z. Energy Environ. Sci., 2018, 11(9): 2341.
[47]	Guan W, Wei L J, Jiao S Q. Nanoscale, 2019, 11: 16437.
[48]	Zhou Q P, Wang D W, Lian Y, Hou S Y, Ban C L, Wang Z F, Zhao J, Zhang H H. Electrochimica Acta, 2020, 354: 136677.
[49]	Feng X Q, Li J M, Ma Y L, Yang C Y, Zhang S Y, Li J F, An C S. ACS Appl. Energy Mater., 2021, 4(2): 1575.
[50]	Song G S, Liang C, Gong H, Li M F, Zheng X C, Cheng L, Yang K, Jiang X Q, Liu Z. Adv. Mater., 2015, 27(40): 6110.
[51]	Du Y Q, Zhao S M, Xu C. ChemElectroChem, 2019, 6: 4437.
[52]	Jiang L, Zhu Y J, Cui J B. J. Solid State Chem., 2010, 183(10): 2358.
[53]	Xu J, Yin Y Q, Xiong H Q, Du X D, Jiang Y J, Guo W, Wang Z, Xie Z Z, Qu D Y, Tang H L, Deng Q B, Li J S. Appl. Surf. Sci., 2019, 490: 516.
[54]	Seo J U, Seong G K, Park C M. Sci. Rep., 2015, 5(1): 1.
[55]	Yu Z J, Jiao S Q, Tu J G. ACS Nano, 2020, 14: 3469.
[56]	Zhang B, Zhang Y, Li J L, Liu J, Huo X G, Kang F Y. J. Mater. Chem. A, 2020, 8(11): 5535.
[57]	Manthiram A, Fu Y Z, Chung S H, Zu C X, Su Y S. Chem. Rev., 2014, 114(23): 11751.
[58]	Wang H L, Yang Y, Liang Y Y, Robinson J T, Li Y G, Jackson A, Cui Y, Dai H J. Nano Lett., 2011, 11(7): 2644.
[59]	Cohn G, Ma L, Archer L A. J. Power Sources, 2015, 283: 416.
[60]	Gao T, Li X, Wang X, Han J K, Fan F D, Suo X L, Pearse L M, Alex J L, Rubloff S B, Gary W, Gaskell K J, Noked M, Wang C S. Angew. Chem., 2016, 12: 1.
[61]	Zhang X F, Jiao S Q, Tu J G, Song W L, Xiao X, Li S J, Wang M Y, Lei H P, Tian D H, Chen H S, Fang D N. Energy Environ. Sci., 2019, 12(6): 1918.
[62]	Liu S Q, Zhang X, He S M, Tang Y S, Wang J, Wang B Y, Zhao S, Su H, Ren Y, Zhang L Q, Huang J Y, Yu H J, Amine K. Nano Energy, 2019, 66: 104159.

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2021-01-14	2022-02-20	2021-04-28
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2021-07-29

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