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深圳先进院等研发出可在室温下稳定工作的新型钙离子电池

2018-05-04 来源:互联网

    近日,中国科学院深圳先进技术研究院功能薄膜材料研究中心研究员唐永炳及其研究团队研发出一种高性能的钙离子电池。他们通过对电池结构的创新,使钙离子电池具有全新的电化学反应机理,并实现了室温下稳定的充放电反应。
    该团队通过研究二元相图后发现钙与钠、锌、锡等多种金属能形成合金相,进一步对多种金属负极在含有Ca(PF6)2的碳酸酯类电解液中的充放电特性进行了研究,发现锡在钙离子电解液中具有较好的可逆反应和比容量,在首次充电过程中电解液中的钙离子和锡负极发生合金化反应形成Ca7Sn6合金,放电时Ca7Sn6发生去合金化反应。理论模拟计算与原位电化学应力测试表明,钙和锡在Ca7Sn6合金相中的四种成键情形都具有较低的结合能,而且钙离子嵌入锡负极时的电化学应力为压应力,这种压应力不仅有助于维持材料的结构稳定而且在钙离子嵌入/脱出过程中有良好的可逆性。
    基于上述发现,该团队提出了一种新型的钙离子电池:以锡箔作为负极与钙离子发生可逆合金化反应,同时采用活性材料与集流体的一体化设计;以石墨作为正极实现阴离子(PF6−)的可逆插层/脱嵌反应;以溶有六氟磷酸钙、具有5V耐高压特性的碳酸酯类溶剂为电解液。该钙离子电池具有优异的电化学性能,平均放电中压高达4.45V,在室温下循环350圈后的容量保持率大于95%。

    网址:http://www.cas.cn/syky/201804/t20180424_4643454.shtml
    文献链接:https://www.nature.com/articles/s41557-018-0045-4