近日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院集成所功能薄膜材料研究中心研究員唐永炳及其團(tuán)隊(duì)成員蘭元其、姚文嬌、何小龍等人在化學(xué)期刊《德國應(yīng)用化學(xué)》上發(fā)表混合聚陰離子正極材料綜述，全面評述了高效低成本混合聚陰離子正極材料的最新進(jìn)展和發(fā)展策略(Mixed polyanionic compounds as positive electrodes in low-cost electrochemical energy storage, Angew. Chem. Int. Ed. 2020, DOI：10.1002/anie.201915666）。
　　由于鋰、鈷等資源儲(chǔ)量有限且分布不均勻，鋰離子電池成本越來越高，難以滿足太陽能、風(fēng)能、潮汐能等大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域的發(fā)展需求。與鋰電相似，鈉離子電池、鉀離子電池以及多價(jià)離子電池的性能及發(fā)展前景如何，關(guān)鍵在于開發(fā)出相應(yīng)的電極材料和制造工藝的優(yōu)化。近年來，研究團(tuán)隊(duì)圍繞儲(chǔ)能器件及關(guān)鍵材料開展了系列研究工作，在正極材料領(lǐng)域率先開展了草酸鹽體系（Nat. Comm. 2019, 10, 3483）、混合聚陰離子體系（Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 740, Nat. Comm. 2020, In press）新型正極材料的開發(fā)及其電化學(xué)反應(yīng)機(jī)理的研究工作。
　　該綜述首先討論了多種金屬離子作為二次電池載荷離子的優(yōu)缺點(diǎn)。載荷離子作為電池最關(guān)鍵的影響因素，其本征物理、化學(xué)特性影響著電池的整體性能。綜述從資源、成本、離子半徑、價(jià)電子勢、荷質(zhì)比及標(biāo)準(zhǔn)電勢六大方面，分析了各離子的特征及其作為載荷離子的優(yōu)缺點(diǎn)。其次，作為二次電池的短板，相關(guān)正極材料的性能決定了電池的電化學(xué)性能；尤其是提供電荷補(bǔ)償?shù)倪^渡金屬離子對電池的容量、工作電壓、能量密度等有著重要的影響。綜述從過渡金屬的資源、成本、電勢、可轉(zhuǎn)移電子數(shù)、環(huán)境友好程度及已知化合物種類六方面，分析、比較了常見過渡金屬作為二次電池正極材料氧化還原對的優(yōu)缺點(diǎn)。最后，鑒于目前混合聚陰離子型正極材料研究較少的現(xiàn)狀，綜述詳細(xì)闡述了聚陰離子作為正極材料結(jié)構(gòu)框架的穩(wěn)定性優(yōu)勢，總結(jié)了無機(jī)晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫中已有的混合聚陰離子化合物種類，指出了多種體系仍未被研究，闡明了在相關(guān)體系發(fā)現(xiàn)新化合物的可能性以及新型正極材料的潛在優(yōu)勢。該綜述對發(fā)展高效低成本環(huán)保電池正極材料具有重要指導(dǎo)意義。
　　該研究得到國家自然科學(xué)基金、廣東省科技計(jì)劃、深圳市科技計(jì)劃等資助。
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　　表1 無機(jī)晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫（ICSD-2018.2）中二聚型混合聚陰離子化合物統(tǒng)計(jì)