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中國研發高性能雙離子鈦酸鋰電池

2020/7/30 13:03:50??????點擊:

  中國(guo)科學家研(yan)制出了一種鈦酸(suan)鋰正極和石墨負(fu)極雙(shuang)離(li)子電(dian)池(chi)。他們的研(yan)究集中在由于材料的低(di)比容(rong)量而產(chan)生(sheng)的一些困難上,并且他們的裝置展示了鈦酸(suan)鋰電(dian)池(chi)的領先性(xing)能。

  深圳先進技術研究院牽頭(tou)的(de)一(yi)個集團——中國科學(xue)院(CAS)——制造(zao)鈦(tai)酸鋰電池(chi)110毫安(an)時每克的(de)比(bi)容量和(he)3 V的(de)放電電壓,以(yi)及充電700次(ci)后保留100%的(de)能力。根據中科院的(de)說(shuo)法,這使它躋身于文獻(xian)報(bao)道的(de)最佳雙離子電池(chi)之列。

  該電池由鈦酸鋰(li)陽極和石墨陰極組成(cheng),但研究人員沒有(you)提供電解(jie)質材料的細節。

  鈦酸鋰(li)電池(chi)是消除能源儲能供應(ying)鏈中稀有、昂貴和破壞環境的(de)材料,特(te)別是鈷和鎳的(de)途(tu)徑之一。

  CAS指出,這種電池迄(qi)今為止由(you)于正極(ji)和負極(ji)的(de)不匹(pi)配特性而受到限制,并試圖通(tong)過使用3D多孔結構和在其設(she)備(bei)中植(zhi)入碳(tan)納米膜來克(ke)服(fu)這些問題。這些都是(shi)通(tong)過一系(xi)列的(de)新過程集成的(de),包括分(fen)子耦合,冷凍(dong)干(gan)燥和熱解。

  科學(xue)家們描述了(le)他們的方法“用三維多孔結(jie)構(gou)將碳納米膜原位植入鈦酸鋰作為高(gao)性能雙(shuang)離子電(dian)池的快速動(dong)力學(xue)陽極(ji)”,該方法最近發表在《化學(xue)工程》上。該小組表示,多孔結(jie)構(gou)顯著(zhu)提高(gao)了(le)電(dian)池的鋰離子擴散系(xi)數(shu),而雙(shuang)離子結(jie)構(gou)利用更(geng)快的動(dong)力學(xue)來提高(gao)比容量。

  鈦(tai)酸(suan)鋰(li)(li)(LTO)陽極與石墨陰極配對的雙離子電池(DIB)具有環(huan)保,出色的循環(huan)穩定性(xing)和良好(hao)的安全性(xing),因此在儲能(neng)應(ying)用中具有吸引力。然而,鈦(tai)酸(suan)鋰(li)(li)-雙離子電池的比(bi)容量(liang)仍然相對較低,這歸(gui)因于石墨陰極與鈦(tai)酸(suan)鋰(li)(li)陽極之間由(you)于鈦(tai)酸(suan)鋰(li)(li)的低電導(dao)率而導(dao)致的失配反(fan)應(ying)動(dong)力學。

  在這項(xiang)工作中,研究(jiu)人員提出(chu)了一(yi)種通過結(jie)合有機分子(zi)偶(ou)聯,冷凍(dong)干(gan)燥和熱解過程,將碳納米膜原(yuan)位注(zhu)入鈦酸鋰復(fu)合材料并同時形(xing)成3D多孔結(jie)構的策略。

  因此(ci),鋰離子的擴散系數顯著(zhu)提(ti)高。此(ci)外,構建(jian)了(le)將這種快速動力(li)學的鈦酸鋰與環保的膨脹(zhang)石墨(mo)(EG)陰(yin)極相結合的雙離子電池(chi)配置,它具有(you)高的比(bi)容量(liang),良(liang)好(hao)倍率(lv)(lv)能力(li),長循環穩定性以及(ji)在700次循環后100%的容量(liang)保持(chi)率(lv)(lv),是所報道的雙離子電池(chi)的最佳循環性能。

  中科(ke)院稱,深圳研發(fa)的(de)這(zhe)種設備是使用鈦酸鋰化(hua)學物質(zhi)的(de)性能(neng)最好的(de)全(quan)電池(chi)之一。該(gai)研究院計劃(hua)繼續在這(zhe)一領域開展工作,因為(wei)它顯示了在高度安全(quan)和(he)環保的(de)能(neng)源儲能(neng)應用方(fang)面的(de)巨大潛力(li)。

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