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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:

  中國科學家研制出了一種鈦酸鋰正極和石墨負極雙離子電池。他(ta)們的研究集(ji)中在由(you)于材料(liao)的低比容量而(er)產生(sheng)的一些困難(nan)上,并且(qie)他(ta)們的裝置展示了鈦酸鋰電池的領先性(xing)能。

  深圳先進技術研究院(yuan)(yuan)牽頭的(de)一個集團(tuan)——中國科(ke)學院(yuan)(yuan)(CAS)——制(zhi)造(zao)鈦酸鋰電(dian)(dian)(dian)池(chi)110毫安時(shi)每克的(de)比容量和(he)3 V的(de)放(fang)電(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)壓,以及充電(dian)(dian)(dian)700次后(hou)保留100%的(de)能力。根據中科(ke)院(yuan)(yuan)的(de)說法,這(zhe)使(shi)它躋身于(yu)文獻(xian)報道(dao)的(de)最佳雙(shuang)離子電(dian)(dian)(dian)池(chi)之列(lie)。

  該電池由(you)鈦酸鋰陽(yang)極和石墨陰(yin)極組(zu)成,但(dan)研(yan)究人員沒有提(ti)供(gong)電解質材料的(de)細節(jie)。

  鈦酸(suan)鋰電池(chi)是消(xiao)除能源儲能供(gong)應鏈中(zhong)稀(xi)有、昂貴和破壞環境的(de)材料,特別是鈷和鎳的(de)途徑之一。

  CAS指出,這種(zhong)電池迄今(jin)為(wei)止由于(yu)正極和負極的不匹(pi)配特(te)性而受到限制,并試圖通過使用3D多孔(kong)結構和在其設備中植入(ru)碳(tan)納米膜來克服這些(xie)問題。這些(xie)都是通過一系(xi)列的新過程集成的,包括分子耦合,冷凍干燥和熱解(jie)。

  科學家(jia)們(men)描述(shu)了(le)他們(men)的(de)方法(fa)“用(yong)三(san)維多(duo)孔(kong)結構(gou)將(jiang)碳納(na)米膜原位植入鈦酸鋰作為高(gao)(gao)性(xing)能雙離(li)子電(dian)池的(de)快速動(dong)(dong)力學陽極”,該(gai)方法(fa)最近發(fa)表在《化學工程》上。該(gai)小組表示,多(duo)孔(kong)結構(gou)顯(xian)著提高(gao)(gao)了(le)電(dian)池的(de)鋰離(li)子擴散系數(shu),而雙離(li)子結構(gou)利用(yong)更快的(de)動(dong)(dong)力學來提高(gao)(gao)比容量。

  鈦(tai)(tai)酸鋰(LTO)陽極(ji)(ji)與(yu)石墨陰(yin)(yin)極(ji)(ji)配對(dui)的(de)(de)(de)雙離子電(dian)池(DIB)具(ju)有環保(bao),出色的(de)(de)(de)循環穩定性和(he)良好(hao)的(de)(de)(de)安全性,因(yin)此在儲能應(ying)用中具(ju)有吸引力(li)。然(ran)而,鈦(tai)(tai)酸鋰-雙離子電(dian)池的(de)(de)(de)比容(rong)量仍(reng)然(ran)相對(dui)較低,這(zhe)歸因(yin)于石墨陰(yin)(yin)極(ji)(ji)與(yu)鈦(tai)(tai)酸鋰陽極(ji)(ji)之間(jian)由(you)于鈦(tai)(tai)酸鋰的(de)(de)(de)低電(dian)導(dao)率而導(dao)致的(de)(de)(de)失配反(fan)應(ying)動力(li)學。

  在這項(xiang)工作(zuo)中,研究(jiu)人員提(ti)出了一種通過(guo)(guo)結合(he)有機(ji)分(fen)子偶(ou)聯,冷(leng)凍干(gan)燥(zao)和熱解過(guo)(guo)程,將碳(tan)納(na)米膜原位注入鈦(tai)酸鋰復合(he)材料并(bing)同時形成3D多孔結構的(de)策略。

  因(yin)此,鋰離(li)子的(de)擴散(san)系數(shu)顯著提高。此外,構建了將這種快速動力(li)學(xue)的(de)鈦酸鋰與環保(bao)的(de)膨脹石墨(mo)(EG)陰極相結合的(de)雙離(li)子電(dian)池配置,它具有高的(de)比容(rong)量,良好倍率(lv)能力(li),長循環穩定性(xing)以(yi)及在700次循環后(hou)100%的(de)容(rong)量保(bao)持率(lv),是所報道的(de)雙離(li)子電(dian)池的(de)最佳循環性(xing)能。

  中科(ke)院(yuan)稱,深圳研(yan)發(fa)的(de)這種設(she)備是使用鈦(tai)酸鋰化學物(wu)質(zhi)的(de)性能(neng)最好(hao)的(de)全電池之一(yi)。該(gai)研(yan)究院(yuan)計劃繼續在這一(yi)領域開(kai)展(zhan)工作,因為(wei)它顯示了在高度安全和環保的(de)能(neng)源儲能(neng)應(ying)用方面的(de)巨(ju)大潛力(li)。

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