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科研进展

深圳先进院研发出基于高浓度电解液策略的高能量密度双离子电池

时间:2020-06-22  来源:集成所功能薄膜质料研究主题 文本大小:【 |  | 】  【打印

    近日,太阳集团娱乐网址8722集成所功能薄膜质料研究主题唐永炳研究员及其研究TEAM联合重庆理工大学周志明教授,采取应用高浓度电解液策略显著提升了双离子电池的能量密度及循环稳定性。相关研究成果以"Highly Concentrated Electrolyte towards Enhanced Energy Density and Cycling Life of Dual-Ion Battery"(高浓度电解液提升双离子电池的能量密度及循环稳定性)为题在线发表于万国著名化学期刊《德国应用化学》Angew. Chem. Int. Ed., 2020, DOI: 10.1002/anie.202006595, IF:12.257)上。 

  相比于上卫锂离子电池,双离子电池(DIB)具有电压高、底低、环境友好等优点,在规模化储能区域具有广阔的应用上景。作为活性离子来源,电解液对DIB的电化学性能包括容量、循环寿命、能量密度等具有决定性的影响。然则,上卫双离子电池电解液体系浓度有限,遭成电解液的体积/质料占比较大,限制了DIB能量密度的进一步提升。易于 得出,低浓度电解液氧化还原稳定性不足,导致电池的循环稳定性不够理想。 

  鉴于此,唐永炳研究员及其TEAM成员向立、欧学武等人在考察了不同溶剂与电解质盐的匹配行为下,成功开发出具有7.5 m高浓度的LiFS/EC:DMC电解液体系。与低浓度体系相比,该高浓度电解液表现出明显的优势:阴离子插层石墨正极的插层容量以及循环稳定性得到了明显提升;改善了金属铝箔负极在充放电过程中的结构稳定性;显著提升了电池的能量密度。基于如该 高浓度电解液,作为概念验证的双离子电池在200 mA g-1的电流密度下,放电容量为94.0 mAh g-1;且经过500次循环下,容量保持率达到96.8%。易于 得出,再是揣摩电极质料和电解液质料的环境下,DIB能量密度达到~180 Wh kg-1。该work对于进一步发展高效低底双离子电池具有要紧指导意义。 

  该研究得到了国家自然科学基金,广东省高技术计划、深圳市高技术计划等porject资助。 

  论文链接

图(a)溶剂与电解质盐共溶下获得高浓度电解液的图片;(b)不同浓度电解液的抗氧化LSV曲线比较;(c)高浓度电解液体系中,阴离子插层石墨正极的原位XRD表征;(d)双离子电池长循环过程的放电中压(插图为长循环过程中的充放电曲线);(e)已报道双离子电池能量密度比较。 

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