鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:701次 | 2021年10月18日
我國(guó)科研人員研發(fā)出高性能準(zhǔn)固態(tài)鈉離子微型電池
近日,中科院大連化物所研究員吳忠?guī)泩F(tuán)隊(duì)與我國(guó)科學(xué)院院士包信和團(tuán)隊(duì)以及我國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授余彥團(tuán)隊(duì)合作,開(kāi)發(fā)出具有高比能、高倍率的準(zhǔn)固態(tài)鈉離子微型電池,并揭示了鈉離子多方向傳輸機(jī)制。相關(guān)研究成果發(fā)表于《能源和環(huán)境科學(xué)》。
近年來(lái)微電子和微系統(tǒng)發(fā)展迅速,其中鋰離子微型電池是目前最流行的微型電源,但是存在鋰資源稀缺、成本升高等問(wèn)題。相有關(guān)金屬鋰,鈉資源豐富,成本低廉,與鋰的電化學(xué)性能相似,因此發(fā)展鈉離子微型電池具有重要應(yīng)用前景。
研究人員設(shè)計(jì)并發(fā)展了三維互連石墨烯網(wǎng)絡(luò)支撐的鈦酸鈉負(fù)極和磷酸釩鈉正極,制備出高通量電子—離子三維傳輸微電極,成功構(gòu)建出平面化準(zhǔn)固態(tài)鈉離子微型電池。開(kāi)發(fā)出了NaBF4基離子液體凝膠電解液,其具有高離子電導(dǎo)率、寬電壓窗口、不易燃的優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)器件整體設(shè)計(jì),有效耦合了平面結(jié)構(gòu)、占主導(dǎo)的贗電容貢獻(xiàn)以及鈉離子多方向傳質(zhì)的優(yōu)點(diǎn),該鈉離子微型電池在室溫下容量高(每立方厘米30.7毫安時(shí)),倍率性能優(yōu)異。在室溫和30C倍率下,其比容量為每立方厘米15.7毫安時(shí);在100℃和100C倍率下,其比容量為每立方厘米13.5毫安時(shí)。
此外,該鈉離子微型電池具有優(yōu)異的柔性,輸出電壓和容量可調(diào),能量密度高(每平方厘米145微瓦時(shí))。結(jié)合原位和準(zhǔn)原位表征,該研究團(tuán)隊(duì)提出平面微型儲(chǔ)能器件是一種對(duì)電荷儲(chǔ)存機(jī)理進(jìn)行原位研究的理想電化學(xué)模型,可同時(shí)原位研究全電池中正負(fù)極的結(jié)構(gòu)演變和形貌變化。(記者劉萬(wàn)生通訊員鄭雙好、侯曉城)
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