歡迎來到中國顆粒網
個人注冊| 企業注冊| 專家注冊| 登錄

具有多離子設計策略的高性能鈉離子全電池

發布時間:2018-10-18來源:深圳先進技術研究院點擊量:5593
近日,中國科學院深圳先進技術研究院集成所功能薄膜材料研究中心研究員唐永炳及其研究團隊通過設計思路創新,成功研發出一種具有多離子設計策略的高性能鈉離子全電池。相關研究成果A Multi-Ion Strategy towards Rechargeable Sodium-Ion Full Batteries with High Working Voltage and Rate Capability(《多離子設計策略的高電壓、高倍率鈉離子全電池》)在線發表于國際化學期刊Angewandte Chemie International Edition(《德國應用化學》)(DOI: 10.1002/anie.201810575)。

  在堿金屬元素中,鈉具有儲量豐富、價格低廉等優勢。因此,鈉離子電池在大規模儲能等領域具有廣闊的應用前景。然而,鈉的標準電極電勢(-2.71 V vs. SHE)高于鋰(-3.04 V vs. SHE),導致鈉離子電池具有較低的工作電壓。此外由于鈉離子半徑較大(Na: 0.98埃 vs. Li: 0.69埃),使得其傳輸動力學較差,并且易導致較大的電極材料膨脹,從而限制了鈉離子電池的倍率和循環性能。

  基于上述考慮,唐永炳及其團隊成員蔣春磊、方月等人成功研發出一種多離子設計策略(Na+/Li+/PF6-)的新型鈉離子全電池。其中正極材料為膨脹石墨,負極采用可以同時與Na和Li發生合金化反應的金屬材料,并進行集流體/活性材料一體化設計,同時采用多離子設計的Na+/Li+/PF6-有機電解液。這種多離子設計策略具有兩大優勢:一方面,利用陰離子(PF6-)插層石墨具有高電勢的特點,顯著提升了鈉離子電池的工作電壓;另一方面,多離子設計策略可有效提升電池的反應動力學,并降低金屬負極在合金化過程中的體積膨脹,從而大幅改善了倍率性能和循環壽命。研究結果表明,這種策略設計的鈉離子電池具有高達~4.0 V的工作電壓;同時獲得了高達30 C(2 min充放電)的倍率性能和500圈(容量保持率95%,5 C倍率)的循環壽命。該研究成果為提升鈉離子電池電化學性能提供了新的解決思路。

七乐彩走势图分析 www.syuqos.com.cn

  (a)錫負極的充放電曲線;(b, c)Na、Li與Sn發生可逆共合金化反應;(d)陰離子(PF6-)插層石墨具有良好的可逆性;(e)錫負極原位電化學應力測試證明合金化反應過程中具有良好的力學可逆性;(f)Na和Li原子在Sn晶格中的擴散路徑和相應的擴散能壘(g);合金相NaSn(h)和Li2Sn5(i)的態密度圖。

  該項研究得到國家自然科學基金優青項目、中科院STS項目、深圳市科技計劃項目等的資助。

上一篇:西安交大科研人員發明鎂合金防腐蝕新技術
下一篇:新型金屬負熱膨脹材料研究方面取得新進展
分享到:
版權免責聲明:

1、本網轉載并注明自其他來源的作品,目的在于傳遞更多信息,并不代表本網贊同其觀點或證實其內容的真實性,不承擔此類作品侵權行為的直接責任及連帶責任。其他媒體、網站、或個人從本網站轉載時,必須保留本網注明的作品來源,并自負版權等法律責任。

2、如涉及作品內容、版權等問題,請在作品發表之日起一周內與本網聯系,否則視為自動放棄相關權利。

圖片新聞