【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，哈爾濱工業(yè)大學(xué)化工與化學(xué)學(xué)院王振波教授團(tuán)隊(duì)在低溫雙離子電池負(fù)極材料研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，開(kāi)發(fā)出可在-60℃工作的雙離子電池負(fù)極材料。相關(guān)研究以《解鎖快速鉀離子動(dòng)力學(xué)：可在-60℃下工作的高倍率長(zhǎng)壽命鉀雙離子電池》(Unlocking Fast Potassium Ion Kinetics: High-Rate and Long-lifePotassium Dual-ion Battery for Operation at -60℃)為題發(fā)表在《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》(Angewandte Chemie)上，有望為新一代儲(chǔ)能系統(tǒng)的雙離子電池技術(shù)的發(fā)展與在極端場(chǎng)景應(yīng)用提供新思路。
電動(dòng)汽車、海底勘探和太空探索等領(lǐng)域的不斷發(fā)展對(duì)極端環(huán)境下(小于-40℃)的儲(chǔ)能系統(tǒng)提出巨大挑戰(zhàn)。雙離子電池具有的陰離子存儲(chǔ)機(jī)制無(wú)需面臨電荷轉(zhuǎn)移過(guò)程中的高反應(yīng)能壘，有望突破超低溫等極端環(huán)境下的應(yīng)用瓶頸。然而，雙離子電池面臨正負(fù)極反應(yīng)速率不匹配問(wèn)題，導(dǎo)致其無(wú)法發(fā)揮出最佳性能。
基于此，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)二維層狀材料Ti3C2 MXene在相對(duì)室溫(25℃)的低溫環(huán)境下表現(xiàn)出更優(yōu)異的倍率性能與循環(huán)穩(wěn)定性，并將其作為負(fù)極與聚三苯胺正極組裝成鉀雙離子全電池。研究表明，低溫下電解液中鉀離子與溶劑之間的相互作用增強(qiáng)，導(dǎo)致Ti3C2表面形成以有機(jī)物為主的固體電解質(zhì)界面，促使Ti3C2回避了低溫下具有高反應(yīng)活化能壘的脫溶劑過(guò)程，加速了Ti3C2在該體系下的動(dòng)力學(xué)行為。電化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明，該鉀雙離子全電池在-60℃ 0.5 A/g循環(huán)20000次后的容量保持率為86.7%。該項(xiàng)工作克服了超低溫環(huán)境下雙離子電池性能衰減難題，為實(shí)現(xiàn)其實(shí)際應(yīng)用開(kāi)辟新途徑。
哈工大為論文第一通訊單位。化工與化學(xué)學(xué)院2020級(jí)博士研究生夏洋為論文第一作者。化工與化學(xué)學(xué)院王振波教授、趙磊副教授、鄧亮老師，華僑大學(xué)闕蘭芳副教授，四川大學(xué)副研究員張千玉為論文共同通訊作者。化工與化學(xué)學(xué)院博士研究生姜云山、孫美巖，華僑大學(xué)副教授玉富達(dá)，深圳大學(xué)碩士研究生聶丹為論文共同作者。(梁英爽 夏洋 文/圖)
低溫環(huán)境下鉀雙離子全電池的電化學(xué)性能測(cè)試
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