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中國研發(fā)高性能雙離子鈦酸鋰電池 躋身最佳雙離子電池之列
日期:2020-07-31   [復(fù)制鏈接]
責(zé)任編輯:sy_dingchao 打印收藏評論(0)[訂閱到郵箱]
中國科學(xué)家研制出了一種鈦酸鋰正極和石墨負極雙離子電池。他們的研究集中在由于材料的低比容量而產(chǎn)生的一些困難上,并且他們的裝置展示了鈦酸鋰電池的領(lǐng)先性能。

深圳先進技術(shù)研究院牽頭的一個集團——中國科學(xué)院(CAS)——制造鈦酸鋰電池110毫安時每克的比容量和3 V的放電電壓,以及充電700次后保留100%的能力。根據(jù)中科院的說法,這使它躋身于文獻報道的最佳雙離子電池之列。

該電池由鈦酸鋰陽極和石墨陰極組成,但研究人員沒有提供電解質(zhì)材料的細節(jié)。

鈦酸鋰電池是消除能源儲能供應(yīng)鏈中稀有、昂貴和破壞環(huán)境的材料,特別是鈷和鎳的途徑之一。

CAS指出,這種電池迄今為止由于正極和負極的不匹配特性而受到限制,并試圖通過使用3D多孔結(jié)構(gòu)和在其設(shè)備中植入碳納米膜來克服這些問題。這些都是通過一系列的新過程集成的,包括分子耦合,冷凍干燥和熱解。

科學(xué)家們描述了他們的方法“用三維多孔結(jié)構(gòu)將碳納米膜原位植入鈦酸鋰作為高性能雙離子電池的快速動力學(xué)陽極”,該方法最近發(fā)表在《化學(xué)工程》上。該小組表示,多孔結(jié)構(gòu)顯著提高了電池的鋰離子擴散系數(shù),而雙離子結(jié)構(gòu)利用更快的動力學(xué)來提高比容量。

鈦酸鋰(LTO)陽極與石墨陰極配對的雙離子電池(DIB)具有環(huán)保,出色的循環(huán)穩(wěn)定性和良好的安全性,因此在儲能應(yīng)用中具有吸引力。然而,鈦酸鋰-雙離子電池的比容量仍然相對較低,這歸因于石墨陰極與鈦酸鋰陽極之間由于鈦酸鋰的低電導(dǎo)率而導(dǎo)致的失配反應(yīng)動力學(xué)。

在這項工作中,研究人員提出了一種通過結(jié)合有機分子偶聯(lián),冷凍干燥和熱解過程,將碳納米膜原位注入鈦酸鋰復(fù)合材料并同時形成3D多孔結(jié)構(gòu)的策略。

因此,鋰離子的擴散系數(shù)顯著提高。此外,構(gòu)建了將這種快速動力學(xué)的鈦酸鋰與環(huán)保的膨脹石墨(EG)陰極相結(jié)合的雙離子電池配置,它具有高的比容量,良好倍率能力,長循環(huán)穩(wěn)定性以及在700次循環(huán)后100%的容量保持率,是所報道的雙離子電池的最佳循環(huán)性能。

中科院稱,深圳研發(fā)的這種設(shè)備是使用鈦酸鋰化學(xué)物質(zhì)的性能最好的全電池之一。該研究院計劃繼續(xù)在這一領(lǐng)域開展工作,因為它顯示了在高度安全和環(huán)保的能源儲能應(yīng)用方面的巨大潛力。

原標題:中國研發(fā)高性能雙離子鈦酸鋰電池  躋身最佳雙離子電池之列
 
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來源:電池中國網(wǎng)
 
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