化工资讯
当前位置:元素商城  >  化工资讯网  >   化工热点资讯   >  Advanced Materials:高性能中空界面微结构新型铝负极材料问世
Advanced Materials:高性能中空界面微结构新型铝负极材料问世
2017-03-07 09:45:56来源:元素商城

元素百科为您介绍高性能中空界面微结构新型铝负极材料问世。近日,中国科学院深圳先进技术研究院集成所功能薄膜材料研究中心研究员唐永炳及其研究团队成功研发出一种具有中空界面结构的金属铝箔负极材料,并应用于高效、低成本双离子电池。

 Advanced Materials:高性能中空界面微结构新型铝负极材料问世.jpeg

新型结构解决传统电池材料问题

唐永炳介绍道,这种新型结构有效解决了廉价金属负极材料在充放电过程中的体积膨胀、循环性能差的问题。相关研究成果泡沫纸状界面设计形成的超稳定固态电解质层及其在高效双离子电池中的应用已在线发表于材料科学顶级期刊Advanced Materials上。

随着便携式电子设备和电动汽车市场规模的快速发展,人们对于高能量密度、低成本二次电池的需求日益迫切。目前,商用锂离子电池多采用石墨类负极材料,其理论比容量仅为372 mAh g-1,且压实密度较低,限制了锂离子电池能量密度的进一步提升。

双离子二次电池的研发

据悉,通过与锂离子的合金化/去合金化反应,廉价金属负极通常具有更大的比容量,有望获得更高的能量密度。“其中铝的理论比容量高达2234 mAh g-1(Li9Al4),且储量丰富,价格低廉。”唐永炳说,“然而,铝负极在电池反应过程中会产生一定的体积膨胀,从而影响电池的循环稳定性。”

基于上述考虑,唐永炳及其团队成员秦盼盼、王蒙、李娜等人成功研发出一种具有中空界面微结构的金属铝箔材料,同时对其进行活性材料与集流体的一体化设计,并将其成功应用于新型高效、低成本双离子二次电池。

唐永炳说:“我们采用结构设计、改造后的铝箔同时作为负极活性材料和集流体,膨胀石墨为正极,并采用常规电解液。相对于传统锂离子电池,该新型二次储能电池具有更高的工作电压(平均放电电压为~4.2V),同时显著提升了活性材料占比和能量密度,并大幅降低了制造成本,且环境友好。”

此外,中空微结构的界面设计使锂—铝合金的发生区域,成功限制在中空界面中,从而有效缓解铝负极在合金化过程中产生的体积膨胀,获得了高度稳定的SEI膜。

研究结果表明,该新型电池在半小时充放电速率下(2C)循环1500圈,容量保持率高达99%;另外,即使在功率密度高达2113 Wkg-1时,该电池的能量密度仍有169 Wh kg-1(10C,充放电时间为6分钟),远高于大多数商用的锂离子电池。

唐永炳指出:“我们的研究成果对廉价金属负极材料的开发具有指导意义,有望促进基于廉价金属负极的高能量、低成本二次电池的发展。”

您可能感兴趣的中国化工网栏目: 化学试剂化学元素化学元素周期表CAS查询
元素商城微信公众号
「一个有逼格的公众号」
相关标签: 材料及新材料材料化工  
相关专题: 材料
相关阅读:
●  《自然—通讯》中山大学配位超分子自组装研究获突破
元素百科为您介绍中山大学配位超分子自组装研究获突破。中山大学化学学院教授潘梅团队利用氨基功能化配体与钙盐组装,得到一种新颖的二维层状Ca-MOF。相关研究成果近日发表于《自然—通讯》。 近年来,超薄二维材料备受关注。超薄二维MOF由金属离子与有机配体通过配位键连接而成,且其厚度仅有几到几十个金属—有机配位层,使得这类材料在保留金属—有机框架结构多样性和可控性等优点的基础上,同时具有二维材......
●  生物化工材料以及精细化工无机材料
元素百科资讯频道:本文主要探讨生物化工材料以及精细化工无机材料。 生物化工材料 生物化工材料也即生物高分子材料,主要包括: 用生物技术直接制取的高分子材料,如PHB (聚β羟基酸酯) 等。 用生物技术制取的原料再经聚合得到的一类材料,如聚丙烯酰胺、尼龙1212 、聚L 乳酸、聚氨基酸、聚L天门冬氨酸等。 生物医用高分子材料,用于制造人工脏器的高分子材料、医疗和药用......
●  《国家科学评论》二维材料的调控策略助力锂电池发展
元素百科为您介绍二维材料的调控策略助力锂电池发展。石墨烯、过渡金属氧化物以及过渡金属硫化物等二维材料的发展给高性能电极材料的研发提供了史无前例的机遇。尽管二维材料在锂电池领域取得了显著的进展,但仍面临着诸多挑战。比如,对于层状石墨烯薄片来说,当前苛刻的制备工艺以及严重的自身团聚等问题使其在电极材料的应用中黯然失色;而对于大部分低成本的金属氧化物来说,较低的导电率以及在反复的离子插层过程中诱发的体积......

您确定要从购物车中移除吗???