【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，哈爾濱工業(yè)大學化工與化學學院王振波教授團隊在低溫雙離子電池負極材料研究領(lǐng)域取得重要進展，開發(fā)出可在-60℃工作的雙離子電池負極材料。相關(guān)研究以《解鎖快速鉀離子動力學：可在-60℃下工作的高倍率長壽命鉀雙離子電池》(Unlocking Fast Potassium Ion Kinetics: High-Rate and Long-lifePotassium Dual-ion Battery for Operation at -60℃)為題發(fā)表在《德國應(yīng)用化學》(Angewandte Chemie)上，有望為新一代儲能系統(tǒng)的雙離子電池技術(shù)的發(fā)展與在極端場景應(yīng)用提供新思路。
電動汽車、海底勘探和太空探索等領(lǐng)域的不斷發(fā)展對極端環(huán)境下(小于-40℃)的儲能系統(tǒng)提出巨大挑戰(zhàn)。雙離子電池具有的陰離子存儲機制無需面臨電荷轉(zhuǎn)移過程中的高反應(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極反應(yīng)速率不匹配問題，導致其無法發(fā)揮出最佳性能。
基于此，團隊發(fā)現(xiàn)二維層狀材料Ti3C2 MXene在相對室溫(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，導致Ti3C2表面形成以有機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程，加速了Ti3C2在該體系下的動力學行為。電化學測試結(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，為實現(xiàn)其實際應(yīng)用開辟新途徑。
哈工大為論文第一通訊單位。化工與化學學院2020級博士研究生夏洋為論文第一作者。化工與化學學院王振波教授、趙磊副教授、鄧亮老師，華僑大學闕蘭芳副教授，四川大學副研究員張千玉為論文共同通訊作者。化工與化學學院博士研究生姜云山、孫美巖，華僑大學副教授玉富達，深圳大學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性能測試
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