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储能领域中的碲和碲盈丰国际娱乐官网下载 2022/06/10 16:48

碲(Tellurium,Te)作为一种具有优异压电、热电和光电特性的单元素半导体,在能源和光电子器件中有着广泛的应用。在储能材料领域, 族化合物的碲材料拥有最多的金属特性和高导电率,极大促进了储能反应并提高了储能设备的速率。此外,Te比S和Se具有更低的电负性和更大的原子尺寸,可以容纳更多的电解质离子,并增强扩散动力。因此,碲盈丰国际娱乐官网下载材料与单质Te具有相似的优势,包括高理论体积容量和高电导率。探索单质碲和碲盈丰国际娱乐官网下载的储能机理及应用潜力,将为电化学储能器件的尺寸改善带来新的前景。本文将从图1所示的三个方面讲解碲和碲盈丰国际娱乐官网下载在储能方向上的应用 [1,2]

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图1 碲基材料在储能方向的应用

0 1
碲和碲盈丰国际娱乐官网下载在能源储存中的优势


碲盈丰国际娱乐官网下载独特的物理化学性质使其在储能方面具有巨大的应用潜力。通常来说,Te的电导率高于S和Se,这确定了Te材料有更高的电导率且更能促进电化学反应,可以产生优异的速率性能,表1是金属硫族化合物电导率的对比图 [3] 。另外,过渡金属碲盈丰国际娱乐官网下载是典型的层状材料,具有巨大的层间空间,有利于离子在电极中的快速传输,表现出良好的电极润湿性和离子扩散动力。同时,Te的密度高于S和Se, 碲盈丰国际娱乐官网下载的密度一般高于硫盈丰国际娱乐官网下载和硒盈丰国际娱乐官网下载 。更大的密度会产生更高的体积能量密度,这将为电池带来巨大的优势:(i)可以减少设备的尺寸,并降低辅助材料成本;(ii) 较薄的电极需要的电解质更少 ,可减少电解质的成本。


表1 金属导电率对照表

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表2 几种主要碲盈丰国际娱乐官网下载的储能特性

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除了上述共同的优点外, 其他的碲盈丰国际娱乐官网下载也各有其优点 。表2总结了一些碲盈丰国际娱乐官网下载的储能特性。在过去的几十年里,研究人员更多地关注重量容量。然而,在我们的日常生活中,尺寸的应用至关重要,因此体积容量成为最重要的指数 [4,5] 。体积容量可以用如下公式计算:

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在公式中,Cv和Cm分别表示体积容量和重量容量。Q为容量,V为电极材料的体积,ρ为电极材料的压力密度 [6] 。体积容量和重量容量之间的关系表明,碲盈丰国际娱乐官网下载比硫盈丰国际娱乐官网下载和硒盈丰国际娱乐官网下载具有更高的相对分子质量,因此可能具有更强的容量储能能力,这意味着碲盈丰国际娱乐官网下载更适合于调控物质尺寸的应用。此外,碲盈丰国际娱乐官网下载通常有一个很小的带隙,说明碲盈丰国际娱乐官网下载的电荷转移动力更为优越。Zhang等人经过计算,MoTe 2作为电极时,发现Li离子在MoTe 2中有3条扩散路径,最短距离为2.334A,仅高于锂离子在0.1eV左右的初始状态,证明了它有利于Li离子的插入/提取。

02
金属碲盈丰国际娱乐官网下载的制备


本节总结了碲盈丰国际娱乐官网下载材料的合成方法,主要讨论了三种广泛使用的材料制备方法,包括化学气相沉积(CVD)、水热/溶剂热法和高能球磨(HEBM),并分析了它们在生产碲和碲盈丰国际娱乐官网下载方面的优缺点。

1.化学气相沉积。CVD是一种制备优质薄膜材料的化学工艺,在半导体工业中经常用于在各种衬底上生产薄膜。MoTe 2因其独特的半导体和半金属性能,受到了广泛的关注。然而,在制备高质量的MoTe 2的过程中,Si/SiO 2基底可能与Te发生反应,导致生成副产物SiTe和Si 2Te 3,而不能合成MoTe 2

2.水/溶剂热法。结合模板法或者延长反应时间,水热(或溶剂热)法可以实现产物形貌的控制(图2)。


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图2 不同碲盈丰国际娱乐官网下载的电镜形貌及形成机制


3.高能球磨法。高能球磨是一种球磨过程,其中放置在球磨机中的粉末混合物受到来自球的高能碰撞。该方法通常用于制备纳米晶或合金,将材料的粒径从微米减小到纳米(2-20nm),以获得均匀的纳米颗粒,大大提高了粉末活性和颗粒分布的均匀性。

4.其他制备方法:如化学浴沉积、化学沉积、电化学沉积、喷雾热解等方法。

03
Te在电化学储能中的应用


在锂离子电池领域,大块Te主要表现为不规则的形态,不能有效地控制锂化产物的分布,也不能耐受锂化过程中体积膨胀引起的内应力,导致循环性能较差。因此,通常将Te纳米结构与其他材料进行复合材料,以提高电池结构的耐久性。例如,Zhang及其同事首先将Te@C阳极作为锂电池的阳极材料。Te的高导电性以及纳米尺寸Te在微孔碳结构中的有效约束和稳定性使得电池拥有优异的速率能力(998mAhcm -3)和长期循环稳定性(在1000次循环中保留85%的容量) [7] 。除了使用元素Te作为锂离子电池的阳极,碲盈丰国际娱乐官网下载也具有特别的锂离子存储的电化学性能。Son等人将SnTe分散到TiC/C杂化基体中,不仅可以防止活性材料的聚集,而且还可以提高整体复合材料的电导率 [8] 。为了探索原子尺度上锂离子的储能机制,Panda等人采用密度泛函理论(DFT),认为锂原子插入的非等效不同位点分为两类(图3) [9]


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图3 在原子尺度上锂离子的储能机制示意图


在钠离子电池领域,碳改性也是提高Te元素阳极(nano-Te@C)储能性能的有效策略。Sb 2Te 3是一种典型的窄带隙(0.23eV)p型半导体材料。由于其稳定的化学性质、环境友好性和优越的半导体性能,Sb 2Te 3在光电探测器、析氢技术和阳极材料方面有着广泛的应用。Yin等人构建了Cu@Sb 2Te 3@rGO3D分层异质结结构作为sib的阳极材料,显示出优异的电子传输速率(图4a)和稳定的长循环性能(图4b) [10]


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图4 Cu@Sb2Te3@rGO电极的优秀(a)速率和(b)循环性能


在超级电容器(SCs)领域,研究人员对基于碲盈丰国际娱乐官网下载的SCs的应用关注较少,但有一个逐年增长的趋势。Cao等人首先利用高密度Te纳米线作为SC电极,新型Te/Au/MnO 2核壳结构具有优异的速率能力和长期循环稳定性 [11] 。NiTe是一种已受到研究者广泛关注的SCs电极材料, Chen 和同事设计了一种分层梯度复合材料,NiTe作为NiS共存的电容材料,获得了优异的电化学性能 [12]

在其他电池领域,锂硫电池仍存在电导率差、多硫盈丰国际娱乐官网下载穿梭、体积膨胀大等缺点。Te比S和Se具有更高的导电率,在解决锂S电池的电子转移问题方面具有很大的潜力。Xu等人将Te的较高的p轨道掺杂到阴极中,以提高S和Li 2S的本征电导率。此外,Te掺杂还可以提高锂硫电池的化学反应动力学和循环性能。 Nanda 等人将Te加入锂电池阴极可以稳定锂沉积,减少电解质分解,提高结构耐久性和循环稳定性。Guo等人将SnSb 2Te 4纳米点锚定在少层状石墨烯上,作为高速率钾离子电池的阳极。三维拓扑绝缘子SnSb 2Te 4与石墨烯之间形成了异质结,使得原本拓扑表面状态具有了高导电率 [13-15]

总而言之,在我们的日常生活中,对能源的迫切需求已经充斥着各种领域。为了满足人们对储能的需求,开发高效的储能设备是一个关键。离子电池是一种重要的储能设备,理论上的体积容量在很大程度上取决于活性物质的密度,具有较高电导率和质量密度的Te和碲盈丰国际娱乐官网下载可能为储能技术的发展带来新的机遇。

参考文献

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1. M. S. Han, Z. H. Zhou, Y. Li, Q. G. Chen, and M. H. Chen, ChemElectroChem 2021, 8, 1–16.

2. T. Kshetri, T. I. Singh, Y. S. Lee, D. D. Khumujam, N. H. Kim, J. H. Lee, Composites Part B 2021, 211, 108624.

3 .Y. Wei, L. Huang, J. Chen, Y. Guo, S. Wang, H. Li, T. Zhai, ACS Appl. Mater. Interfaces 2019, 11, 41374–41382.

4 .X. Xie, M.-Q. Zhao, B. Anasori, K. Maleski, C. E. Ren, J. Li, B. W. Byles, E. Pomerantseva, G. Wang, Y. Gogotsi, Nano Energy 2016, 26, 513–523.

5 .S. M. Alay-e-Abbas, A. Shaukat, J. Mater. Sci. 2011, 46, 1027–1037.

6 .D. Li, J. Zhou, X. Chen, H. Song, ACS Appl. Mater. Interfaces 2018, 10, 30379–30387.

7 .J. Zhang, Y.-X. Yin, Y. You, Y. Yan, Y.-G. Guo, Energy Technol. 2014, 2, 757–762.

8 .S. Y. Son, J. Hur, K. H. Kim, H. B. Son, S. G. Lee, I. T. Kim, J. Power Sources 2017, 365, 372–379.

9 .M. R. Panda, R. Gangwar, D. Muthuraj, S. Sau, D. Pandey, A. Banerjee, A. Chakrabarti, A. Sagdeo, M. Weyland, M. Majumder, Q. Bao, S. Mitra, Small 2020, 16, 2002669.

10 .X.-X. Yu, L. Wang, H. Yin, Appl. Mater. Res. 2019, 15, 582–589.

11 .J. Cao, M. Safdar, Z. Wang, J. He, J. Mater. Chem. A 2013, 1, 10024–10029.

12.S. Chen, B. Wu, H. Qian, Z. Wu, P. Liu, F. Li, H. He, J. Wu, B. Liu, J. Power Sources 2019, 438, 227000.

13 .K. Xu, X. Liu, J. Liang, J. Cai, K. Zhang, Y. Lu, X. Wu, M. Zhu, Y. Liu, Y. Zhu, G. Wang, Y. Qian, ACS Energy Lett. 2018, 3, 420–427.

14 .S. Nanda, A. Bhargav, A. Manthiram, Joule 2020, 4, 1121–1135.

15 . Z. Wu, G. Liang, W. K. Pang, T. Zhou, Z. Cheng, W. Zhang, Y. Liu, B. Johannessen, Z. Guo, Adv. Mater. 2020, 32, 1905632.

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