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深圳先進(jìn)院研發(fā)出基于高濃度電解液策略的高能量密度雙離子電池
日期:2020-06-28   [復(fù)制鏈接]
責(zé)任編輯:zhangchi_zrm 打印收藏評(píng)論(0)[訂閱到郵箱]
編者按:相比于傳統(tǒng)鋰離子電池,雙離子電池(DIB)具有電壓高、成本低、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn),在規(guī)?;?a href="/news/search.php?kw=儲(chǔ)能" target="_blank">儲(chǔ)能領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

近日,中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院集成所功能薄膜材料研究中心研究員唐永炳及其研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)合重慶理工大學(xué)教授周志明,采用高濃度電解液策略顯著提升了雙離子電池的能量密度及循環(huán)穩(wěn)定性。相關(guān)研究成果以Highly Concentrated Electrolyte towards Enhanced Energy Density and Cycling Life of Dual-Ion Battery為題在線發(fā)表于國(guó)際著名化學(xué)期刊《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》(Angew. Chem. Int. Ed., 2020, DOI: 10.1002/anie.202006595, IF:12.257)上。

相比于傳統(tǒng)鋰離子電池,雙離子電池(DIB)具有電壓高、成本低、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn),在規(guī)?;瘍?chǔ)能領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。作為活性離子來(lái)源,電解液對(duì)DIB的電化學(xué)性能包括容量、循環(huán)壽命、能量密度等具有決定性的影響。然而,傳統(tǒng)雙離子電池電解液體系濃度有限,造成電解液的體積/質(zhì)量占比較大,限制了DIB能量密度的進(jìn)一步提升。此外,低濃度電解液氧化還原穩(wěn)定性不足,導(dǎo)致電池的循環(huán)穩(wěn)定性不夠理想。

鑒于此,唐永炳及其團(tuán)隊(duì)成員在考察了不同溶劑與電解質(zhì)鹽的匹配行為后,成功開(kāi)發(fā)出具有7.5 m高濃度的LiFS/EC:DMC電解液體系。與低濃度體系相比,該高濃度電解液表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì),陰離子插層石墨正極的插層容量以及循環(huán)穩(wěn)定性得到了明顯提升;改善了金屬鋁箔負(fù)極在充放電過(guò)程中的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性;顯著提升了電池的能量密度?;谏鲜龈邼舛入娊庖海鳛楦拍铗?yàn)證的雙離子電池在200 mA g-1的電流密度下,放電容量為94.0 mAh g-1;且經(jīng)過(guò)500次循環(huán)后,容量保持率達(dá)到96.8%。此外,同時(shí)考慮電極材料和電解液質(zhì)量的情況下,DIB能量密度達(dá)到~180 Wh kg-1。該工作對(duì)于進(jìn)一步發(fā)展高效低成本雙離子電池具有重要指導(dǎo)意義。

該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金,廣東省科技計(jì)劃、深圳市科技計(jì)劃等項(xiàng)目資助。


圖(a)溶劑與電解質(zhì)鹽共溶后獲得高濃度電解液的圖片;(b)不同濃度電解液的抗氧化LSV曲線比較;(c)高濃度電解液體系中,陰離子插層石墨正極的原位XRD表征;(d)雙離子電池長(zhǎng)循環(huán)過(guò)程的放電中壓(插圖為長(zhǎng)循環(huán)過(guò)程中的充放電曲線);(e)已報(bào)道雙離子電池能量密度比較。



 原標(biāo)題:深圳先進(jìn)院研發(fā)出基于高濃度電解液策略的高能量密度雙離子電池
 
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