瑞達(dá)新能源述容量幾乎不衰減的雙碳鉀離子電池技術(shù)

發(fā)布時(shí)間:2024-11-08 閱讀:0 來(lái)源: 瑞達(dá)新能源

  容量幾乎不衰減的雙碳鉀離子電池技術(shù)

  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)成功研發(fā)出了一種新型高性能、低成本雙碳鉀離子電池,相關(guān)研究成果ADual-CarbonBatteryBasedonPotassium-IonElectrolyte(《基于鉀離子電解液的雙碳電池(K-DCB)》)已在線發(fā)表于能源材料期刊AdvancedEnergyMaterials上。

  鋰離子電池已廣泛應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備、儲(chǔ)能設(shè)備等領(lǐng)域。但隨著鋰離子電池逐漸應(yīng)用于智能手機(jī)、電動(dòng)汽車等領(lǐng)域,鋰的需求量逐年快速增長(zhǎng),而鋰的全球儲(chǔ)量有十分有限且分布不均,造成原材料價(jià)格上漲迅猛,嚴(yán)重制約了我國(guó)低成本、高性能儲(chǔ)能器件領(lǐng)域的快速發(fā)展。

  鉀元素由于具有和鋰相似的物理化學(xué)性質(zhì),且其儲(chǔ)量豐富,成本低廉,且與鈉相比具有更低的氧化還原電位,使得基于鉀離子的二次電池體系受到廣泛關(guān)注。此外,近年來(lái),雙碳電池由于其正負(fù)極都采用環(huán)保廉價(jià)的石墨材料,具有成本低廉、工作電壓高等優(yōu)勢(shì),受到業(yè)界廣泛關(guān)注。

  結(jié)合鉀離子電池與雙碳電池各自的優(yōu)點(diǎn),唐永炳及其團(tuán)隊(duì)成員季必發(fā)、張帆等人成功研發(fā)出一種新型高性能、低成本、環(huán)保友好的雙碳鉀離子電池。該電池采用中間相碳微球?yàn)樨?fù)極,膨脹石墨作為正極;電解液采用廉價(jià)易得的六氟磷酸鉀作為鉀鹽電解質(zhì)溶于有機(jī)溶劑中。

  其反應(yīng)機(jī)理為:充電時(shí),電解液中的鉀離子運(yùn)動(dòng)到中間相碳微球負(fù)極表面,并嵌入至石墨層中,同時(shí)六氟磷酸根陰離子插層到正極石墨中;放電時(shí),鉀離子從負(fù)極石墨層中脫出,同時(shí)正極石墨中的六氟磷酸根脫嵌回到電解液中。

  研究表明,該新型廉價(jià)雙碳鉀離子電池的放電中值電壓高達(dá)4.5V,單個(gè)紐扣電池就能同時(shí)點(diǎn)亮兩顆LED燈,并且電池充放電循環(huán)100圈后,容量幾乎沒(méi)有衰減,使得其可以滿足高電壓器件的要求。

  相對(duì)于現(xiàn)有傳統(tǒng)鋰離子電池技術(shù),該新型電池將大幅降低生產(chǎn)成本,還具有環(huán)保友好、安全性高、能量密度相對(duì)較高等優(yōu)點(diǎn),因此在大規(guī)??稍偕鍧嵞茉磧?chǔ)存、通訊備用電源等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

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