唐永炳AM综述：钙离子存储关键材料与器件的研究进展与展望

Nanoyu

2020-11-30

大规模应用对高性价比储能设备的迫切需求极大促进了几种超越锂储能技术（EESs）的发展。其中，钙离子电池（CIBs）以其丰富的钙资源、优异的金属钙负极的体积和重量容量以及钙离子的多价特性带来的潜在的高能量密度而备受关注。因此，对CIBs电极材料的探索和CIBs器件的构造越来越受到研究人员的兴趣。尽管大量相关文献从理论和实验两方面对材料进行了广泛报道，然而摇椅CIBs的性能一直不尽如人意。同时，使用多个离子作为载流子的多离子策略已经被证明是实现室温CIBs的可行和有前途的选择。对以往研究的总结和反思有望为今后的CIBs开发和优化提供指导。

有鉴于此，中科院深圳先进技术研究院唐永炳研究员，Wenjiao Yao总结和概述了二次电池负极和正极材料的最新实验和计算成果，重点介绍了具有里程碑意义的研究。

文章要点

1）作者首先综述了CIBs负极材料的最新进展进行综述和讨论。根据钙离子储存机理，CIBs负极材料可分为电镀负极、合金化负极、插层负极以及有机负极四大类，总结了每种类型的典型负极材料以及实验性能。

2）根据CIBs正极的化学组成，作者将其分为四种类型，即PbA、氧化物、硫系化合物和其他类型（氟化物、聚阴离子等），总结了每个类别中的典型结构。回顾了最先进的实验和计算研究进展。

3）作者提出多离子策略有望是解决钙离子技术难题的一种很有前途的方案。为广大电池行业带来了新的洞察力。特别是，DIBs策略实现了在室温下操作可逆CIBs的可行性，其性能优于传统的摇椅CIBs，尽管CE和容量仍需进一步提高。

4）作者最后基于现有研究的可行性和可靠性，提出了开发低成本、高性能CIBs的潜在开发方向和优化策略。

Bifa Ji, et al, Recent Advances and Perspectives on Calcium-Ion  Storage: Key Materials and Devices, Adv. Mater. 2020

DOI: 10.1002/adma.202005501

https://doi.org/10.1002/adma.202005501