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可逆鈣合金化使得實用

發布日期:2018-11-02 作者:客服 點擊:

  可逆鈣合金化使得實用的具有高放電電壓的室溫可充電鈣離子電池成為可能

  

  開發多價離子的可充電電池對於具有高能量密度存儲係統的發展具有十分重要的意義,因為摩爾多價離子可以提供雙倍(對於M2+)或三倍(對於M3+)電子數量。 在多價陽離子中,Mg2+,Al3+和Ca2+由於價態穩定,離子半徑小,電位低,資源豐富而成為最有希望的候選者。 因此,已經開展了許多基於Mg2+和Al3+的可再充電電池的研發工作。鈣離子電池(CIBs)是能量存儲的有吸引力的候選對象,因為Ca2+具有低的還原電位(相對於標準氫電極SHE,為-2.87V)接近Li+,從而為整個電池提供寬電壓窗口。但對於Ca離子電池(CIBs)的研究進展遠不能令人滿意,仍麵臨著巨大的挑戰。例如缺乏可用於可逆Ca2+嵌入/脫嵌的合適的陰極/陽極材料、工作電壓低(<2V),循環穩定性差以及特別是在室溫下性能不好。

  

  近日,清華大學深圳研究院成會明院士和中國科學院深圳先進技術研究院唐永炳研究員(共同通訊作者)報道了一種能夠在室溫下穩定工作的鈣離子電池(CIBs),這種新型電池使用石墨作為陰極,錫箔作為陽極的集流體。該CIBs的電化學反應高度可逆,該反應在陰極處結合六氟磷酸鹽進行Ca2+的插入/脫嵌並且在陽極處結合Ca2+進行合金化/去合金化反應。 經過優化的CIB在350次循環後的工作電壓高達4.45 V,容量保持率達到95%。相關研究成果“Reversible calcium alloying enables a practical room-temperature rechargeable calcium-ion battery with a high discharge voltage”為題發表在Nature Chemistry上。

  

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  (a)CIB的工作原理圖

  

  (b)CIB的恒流充放電曲線

  

  (c)b中充放電曲線對應的dQ/dV曲線

  

  (d,e)石墨陰極在不同的充電狀態的拉曼和XRD光譜

  

  (f)未放電和充放電(300次循環後)的Sn陽極的XRD圖

  

  (g,h)電池反應前(g)和300次循環(h)之後Sn箔陽極的SEM圖像


本文網址:http://www.compiar.com/news/526.html

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