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综述:电化学储能器件用无粘合剂电极的制备
2022/5/7 15:54:44 admin

DOI: 10.1016/j.est.2022.104324

 

化石燃料的快速枯竭促进了科研人员对替代可再生能源和储能装置的深入探究。电化学储能(EES)器件由于其固有的长寿命、优异的能量和功率密度以及使用低成本材料等特点,在储能器件中得到了广泛的应用。EES装置中的电极在储存电能方面起着主要作用,该装置的性能主要取决于电极的选择。根据最近的文献,从机理、操作程序、操作条件以及所制备电极的结构、形貌和性能等方面,对用于EES的不同无粘合剂制造技术,例如化学气相沉积(CVD)、电化学沉积(ECD)、喷墨印刷(IJP)、喷雾热解(SP)、溅射沉积(SPT)、逐层沉积(LbL)、水热合成、真空过滤、溶胶-凝胶和静电纺丝等方法进行了批判性综述。此外,还讨论并总结了沉积材料的优点、局限性和适用性,以便于比较。

 

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图1.传统储能装置的Ragone图。

 

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图2.基于存储机制和电极材料的EES分类。

 

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图3.含水性电解质的多孔碳负极的EDL结构。

 

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图4.(a-b)使用过量Triton-X100时,δ-MnO2墨水在玻璃基材上的AFM成像,(c-d)使用最佳Triton-X100时,δ-MnO2墨水在玻璃基材上的AFM成像。

 

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图5.使用(a)过量Triton-X100和(b)最佳Triton-X100时墨水流动的示意图。

 

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图6.(a)不同液滴间距下印刷薄膜的光学图像,(b-c)印刷薄膜的顶视SEM成像。

 

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图7.使用喷墨印刷在碳布上制备GO/Ag以及使用电化学沉积制备Ni-Co LDH的方法。

 

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图8.(a)rGO在CC上的SEM成像,插图:裸CC;以及(b)Ni-Co LDH/Ag/rGO在CC上的SEM成像,插图:裸CC。

 

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图9.不同薄膜厚度下δ-MnO2纳米片的体积电容。

 

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图10.喷雾热解(a)工艺,(b)水平设置,和(c)垂直设置。

 

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图11.CuO在(a,b)300℃、(c,d)400℃和(e,f)450℃的沉积温度下的SEM成像。

 

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图12.(a)4min:8min脉冲时间和(b)15s:105s脉冲时间下FeS2薄膜的SEM成像。

 

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图13.用于W2N薄膜沉积的直流反应磁控溅射。

 

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图14.LiFePO4在(a,b)500℃和(c,d)600℃下,以及W2N在(e)室温、(f)500℃、(g)600℃和(h)700℃下的SEM成像。

 

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图15.沉积时间对薄膜厚度和粗糙度的影响。

 

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图16.LiFePO4薄膜在600℃下持续(a,b)60min、(c,d)120min和(e,f)240min时的SEM成像。

 

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图17.CrN薄膜在(a,b)3.75mTorr和(c,d)22.5mTorr下的SEM成像。CrN薄膜在(e)3.75mTorr和(f)22.5mTorr下的AFM成像。

 

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图18.POM在MWCNT上逐层沉积的示意图。

 

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图19.(a)3层、(b)6层和(c)15层PANI-GA/GO的SEM成像。

 

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图20.圆柱室高压釜的剖视图。

 

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图21.(a)rGO、(b)ZNR和(c,d)ZNR/NF的SEM图像。

 

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图22.水热辅助微波法的实验装置。

 

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图23.真空过滤法的装置示意图。

 

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图24.(a)碳布真空过滤制备MnO2/rGO电极的示意图。(b)MnO2/rGO样品在碳布上的SEM图像和照片(插图)。

 

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图25.典型溶胶-凝胶合成的示意图。

 

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图26.胶体单分散聚苯乙烯(PS)浓度(277nm球)对球形气凝胶形态演变的下限和上限影响。左栏显示SEM,右栏显示相应的TEM显微照片。

 

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图27.静电纺丝工艺的基本设置。

 

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图28.活性炭纤维的SEM照片。

 

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图29.G10-NH//CC和NH//CC的比电容保持率。

 

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图30.当使用(a-c)0.2M NH4F、(d-f)0.4M NH4F和(g-i)0.6M NH4F时CuNiO2纳米片的SEM成像。

 

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图31.(a)NiCo泡沫上的Al2S3,(b)在NiCo泡沫上由MWCNT支撑的Al2S3,(c)MoSe2以及(d)由Ti网支撑的MoSe2的SEM成像。

 

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图32.NiCo涂层镍泡沫的水热磷化。

 

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图33.(a)6h、(b)12h和(c)18h时在NF上水热合成Co3(PO4)2。

 

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图34.MXene带的表面和横截面SEM图像:(a-c)MR-0.5,(d-f)MR-1,(g-i)MR-2。

 

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图35.(a)MX-GH的SEM图像。(b-c)MX-GH和MX-HGH20的TEM图像。(d-i)MX-HGH20的SEM和元素映射。

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