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宁波材料所在高性能可充电电池电极材料领域取得系列进展【博奥体育app】

发布时间:2022-07-29 18:17   浏览次数:次   作者:博奥体育app
本文摘要:随着可充电(二次)电池在能源领域的广泛应用,具有更高能量密度和更高功率密度的可充电电池系统已成为研究者追求的研究热点。近年来,随着锂离子电池、钾离子电池、镁离子电池和铝离子电池的发展,二次电池高性能电极材料的研究和开发已成为构建新型高性能储能和能量转换目标的关键。近年来,中国科学院宁波材料技术与工程研究所下属新能源研究所韩伟强、田华军等领导的先进装备锂电池团队,在包括低能量密度锂离子电池、镁离子电池等方面取得了一系列进展。

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随着可充电(二次)电池在能源领域的广泛应用,具有更高能量密度和更高功率密度的可充电电池系统已成为研究者追求的研究热点。近年来,随着锂离子电池、钾离子电池、镁离子电池和铝离子电池的发展,二次电池高性能电极材料的研究和开发已成为构建新型高性能储能和能量转换目标的关键。近年来,中国科学院宁波材料技术与工程研究所下属新能源研究所韩伟强、田华军等领导的先进装备锂电池团队,在包括低能量密度锂离子电池、镁离子电池等方面取得了一系列进展。

在高性能锂离子电池硅基负极材料方面,已经开发了一系列微米级多孔硅和硅碳填充负极材料。该研究团队研制的多孔硅阳极材料的库仑效率首次超过88.1%,100次循环后容量维持亲和力达到99.0%。涉及研究申请人的中国发明专利(201510468107.3,201610016711.7)。

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一系列硅基阳极材料的研究成果已发表在《材料化学杂志A》(化学工业杂志,2015,3,17956-17962)和《纳米能源》(纳米能源,2015,11,490499)。锗与硅同属一个主族,在室温下具有较高的电导率(是硅的104倍),理论比容量高达1600 mAh/g,研究团队通过工业喷雾干燥成功制备了高倍率性能的锗基阳极材料。

即使在5a/g的电流密度下,锗基负极材料的静电比容量也可以保持在550mah/g.该方法利用喷雾造粒形成固体GeOx/CNTs三维网络结构,对电子传输起到了非常好的作用,大大降低了电池电极的认知电阻,增加了电池的极化,构建了电池的高速充放电特性。相关工作发表于《医学化学杂志》(2015年3月,19393-19401)。

基于该团队在锂离子电池高容量阳极方面的一系列进展,该团队的研究工作已被邀请撰写总结,并发表在《生物医学杂志》(2015,1(3),153169)上。镁离子电池因其安全性高、环境友好、镁的比容量高(3833 mAh/cm-3)而受到研究者的关注。然而,镁离子电池面临着许多问题,包括:(1)如何开发一种共轭镁离子沉积沉淀的电解质体系,解决大多数溶液中镁表面更容易形成腐蚀膜,阻碍镁离子传输的问题。(2)镁离子电荷密度高,极化强,如何找到性能优异的阳极材料需要有效映射镁离子等。

基于以上一系列问题,最近,研究团队中的田华军与浙江大学、马里兰大学合作,获得了低能量密度镁离子电池方面的原创性研究成果。所涉及的工作由《大自然通讯》(自然交流)杂志接管(2016,DOI: 10.1038/NCMS 14083)。


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