近日，復(fù)旦大學(xué)高分子科學(xué)系、先進(jìn)材料實(shí)驗(yàn)室彭慧勝/王兵杰團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合王永剛等合作者，創(chuàng)建出一種新型鈣-氧氣電池。該電池可在室溫條件下進(jìn)行電化學(xué)充放電，并穩(wěn)定運(yùn)行700次循環(huán)，展現(xiàn)出高安全性和較低成本等優(yōu)勢(shì)。2月7日，相關(guān)成果在線發(fā)表于《自然》。
在基于金屬鈣的電池中，鈣-氧氣電池具有最高的理論能量密度，但目前尚未實(shí)現(xiàn)在室溫下穩(wěn)定充放電的鈣-氧氣電池。其中關(guān)鍵問題和挑戰(zhàn)在于：鈣金屬負(fù)極具有高電化學(xué)活性，容易造成電解液還原分解并在電極表面形成鈍化層，使鈣金屬負(fù)極失效；空氣正極具有高電極電勢(shì)，導(dǎo)致電解液極易氧化分解，正極電化學(xué)性能迅速衰退。
研究團(tuán)隊(duì)通過系統(tǒng)設(shè)計(jì)溶劑、電解質(zhì)鹽以及電解質(zhì)配比，成功制備出一種基于二甲基亞砜/離子液體的新型電解質(zhì)，有效滿足了電池正負(fù)極的高要求，創(chuàng)建了可室溫工作的新型鈣-氧氣電池。
鈣-氧氣電池主要由金屬鈣負(fù)極、碳納米管空氣正極和有機(jī)電解質(zhì)3個(gè)部分構(gòu)成。電池設(shè)計(jì)不僅優(yōu)化了性能和成本，也兼顧了環(huán)境的可持續(xù)性與在柔性電子設(shè)備中的應(yīng)用要求。其中，金屬鈣負(fù)極成本較低，且具有較高的理論容量，有利于全電池實(shí)現(xiàn)較高的能量密度。進(jìn)一步將金屬鈣負(fù)載到柔性基底上，可得到柔性的金屬鈣負(fù)極，為實(shí)現(xiàn)柔性鈣-氧氣電池奠定了基礎(chǔ)。電解質(zhì)在室溫下表現(xiàn)出高離子導(dǎo)率及穩(wěn)定的電化學(xué)特性，顯著提升了電池的整體安全性。正極材料采用了較為環(huán)保的碳材料，不含貴金屬催化劑，并利用空氣中的氧氣作為反應(yīng)物，有助于降低電池的制造成本。
原標(biāo)題：室溫下可充鈣-氧氣電池問世
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