當(dāng)日益嚴(yán)重的能源經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題和環(huán)保問(wèn)題逐漸影響國(guó)家的健康發(fā)展時(shí)，新型的能源生產(chǎn)和消耗模式也隨之被提上了日程。國(guó)家在相關(guān)政策中重點(diǎn)提出要依托信息、控制和儲(chǔ)能等先進(jìn)技術(shù)來(lái)推動(dòng)大規(guī)模新能源發(fā)電的建設(shè)和并網(wǎng)，促進(jìn)智能電網(wǎng)的建設(shè)。這其中的儲(chǔ)能元件就是需要大力研究發(fā)展的一個(gè)環(huán)節(jié)，而目前主流的儲(chǔ)能元件就是由鋰離子電池組構(gòu)成的，同時(shí)，針對(duì)鋰離子電池原料昂貴儲(chǔ)量稀少的劣勢(shì)，鈉離子電池也逐漸成為了離子電池研究中的熱點(diǎn)，并且已經(jīng)有少量產(chǎn)品被開(kāi)發(fā)出來(lái)，因此目前鋰離子電池與鈉離子電池可以看作是儲(chǔ)能元件中兩個(gè)主要的研究方向，而提升和改進(jìn)鋰/鈉離子電池的性能就成為了儲(chǔ)能元件發(fā)展的關(guān)鍵點(diǎn)。

鋰/鈉離子電池通過(guò)電極材料中鋰/鈉離子的嵌入與脫出來(lái)完成儲(chǔ)能與釋放能量的過(guò)程，所以電極材料的性能是影響電池整體性能的關(guān)鍵因素。除開(kāi)鋰/鈉金屬單質(zhì)，通常的鋰/鈉離子電池電極材料都是導(dǎo)電性能不理想的半導(dǎo)體材料，而其中的絕大部分材料中離子擴(kuò)散情況也不夠理想，這進(jìn)一步使得電池性能受到影響。因此研究者們通過(guò)嘗試各種手段來(lái)改善金屬氧化物的電導(dǎo)率以及應(yīng)對(duì)其體積變化，以求增強(qiáng)電極的大倍率性能及循環(huán)穩(wěn)定性。

首先最直接有效的方法是將活性材料顆粒納米化，納米尺度的金屬氧化物顆粒相比塊體金屬氧化物顆粒，具備更大的比表面積，能夠有效地增加與電解質(zhì)接觸的界面面積，在特定的電流強(qiáng)度下可以獲得更小的單位面積電流密度，而顆粒尺寸變小也使得鋰/鈉離子擴(kuò)散所需要傳輸?shù)木嚯x縮短，提高了鋰/鈉離子傳輸?shù)男?，這使得納米化的金屬氧化物材料通常都具備比塊體材料更加優(yōu)秀的儲(chǔ)能性能。

除了將材料納米化，針對(duì)半導(dǎo)體材料，引入合適的摻雜物可以提高材料內(nèi)部的載流子濃度，也是一種有效的提高材料導(dǎo)電性的手段。同時(shí)對(duì)于已經(jīng)納米化的電極材料顆粒，其均勻分布的粒徑和大的比表面積，也可以提高其與其它材料復(fù)合的效率，而將導(dǎo)電率差的電極材料與導(dǎo)電率優(yōu)秀的材料在合理精確的設(shè)計(jì)下進(jìn)行復(fù)合也是得到先進(jìn)新型材料的一種主要方式，其中導(dǎo)電率優(yōu)秀的材料包括各種低維碳材料，比如石墨烯、碳納米管等等，并且這一類碳材料往往還具備相對(duì)穩(wěn)定的性質(zhì)和優(yōu)秀的機(jī)械性能，在與半導(dǎo)體活性材料進(jìn)行有效復(fù)合后，不但能夠使整體材料的電荷輸運(yùn)性能得到提升，同時(shí)能夠通過(guò)自身的彈性使得整體材料能夠克服更劇烈的形變，更進(jìn)一步地提高了材料的穩(wěn)定性，也使得電池更加耐久。

2021年7月15日下午3:00，中國(guó)粉體網(wǎng)旗下平臺(tái)粉體公開(kāi)課邀請(qǐng)到齊魯工業(yè)大學(xué)（山東省科學(xué)院）材料科學(xué)與工程學(xué)院任慢慢教授作《納米儲(chǔ)能粉體材料的制備以及性能研究》報(bào)告，屆時(shí)任教授將分別以零維/二維（過(guò)渡金屬氧化物和磷化物量子點(diǎn)負(fù)載石墨烯）、一維（碳納米管以及過(guò)渡金屬硒化物、過(guò)渡金屬氧化物負(fù)載碳納米管）、以及三維納米儲(chǔ)能粉體材料為例，結(jié)合其實(shí)際科研工作詳細(xì)介紹各類材料的設(shè)計(jì)理念與制備方法。報(bào)告同時(shí)將涵蓋各類材料在電化學(xué)儲(chǔ)能器件（鋰離子電池、鈉離子電池和鋰硫電池）中的應(yīng)用以及性能的探討。

專家簡(jiǎn)介：

任慢慢，齊魯工業(yè)大學(xué)（山東省科學(xué)院）材料科學(xué)與工程學(xué)院教授，碩士生導(dǎo)師，2009年于南開(kāi)大學(xué)新能源材料化學(xué)研究所取得博士學(xué)位，2017年-2018年在澳大利亞昆士蘭大學(xué)生物納米中心做訪問(wèn)學(xué)者。主要從事儲(chǔ)能材料（鋰離子電池、鈉離子電池、鋰硫電池）的相關(guān)研究。到目前發(fā)表SCI收錄學(xué)術(shù)論文40余篇；2篇論文入選ESI數(shù)據(jù)庫(kù)近十年高被引論文，論文總引用次數(shù)超過(guò)2000次。擔(dān)任Small，Chem.Eng.J.，Appl.Mater.Interfaces，Nanoscale，J.Power Sources等期刊審稿人；主持各類基金項(xiàng)目各6項(xiàng)；并以第一申請(qǐng)人授權(quán)中國(guó)發(fā)明專利5項(xiàng)、澳大利亞專利1項(xiàng)。獲得齊魯工業(yè)大學(xué)第二屆青年教師優(yōu)秀獎(jiǎng)。

參考資料：

田野：納米儲(chǔ)能材料的制備及其性能研究

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