中国研发高性能双离子钛酸锂电池 跻身最佳双离子电池之列

发布日期:2020-07-28

核心提示:中国科学家研制出了一种钛酸锂正极和石墨负极双离子电池。他们的研究集中在由于材料的低比容量而产生的一些困难上,并且他们的装
 中国科学家研制出了一种钛酸锂正极和石墨负极双离子电池。他们的研究集中在由于材料的低比容量而产生的一些困难上,并且他们的装置展示了钛酸锂电池的领先性能。

深圳先进技术研究院牵头的一个集团——中国科学院(CAS)——制造钛酸锂电池110毫安时每克的比容量和3 V的放电电压,以及充电700次后保留100%的能力。根据中科院的说法,这使它跻身于文献报道的最佳双离子电池之列。

该电池由钛酸锂阳极和石墨阴极组成,但研究人员没有提供电解质材料的细节。

钛酸锂电池是消除能源储能供应链中稀有、昂贵和破坏环境的材料,特别是钴和镍的途径之一。

CAS指出,这种电池迄今为止由于正极和负极的不匹配特性而受到限制,并试图通过使用3D多孔结构和在其设备中植入碳纳米膜来克服这些问题。这些都是通过一系列的新过程集成的,包括分子耦合,冷冻干燥和热解。

科学家们描述了他们的方法“用三维多孔结构将碳纳米膜原位植入钛酸锂作为高性能双离子电池的快速动力学阳极”,该方法最近发表在《化学工程》上。该小组表示,多孔结构显著提高了电池的锂离子扩散系数,而双离子结构利用更快的动力学来提高比容量。

钛酸锂(LTO)阳极与石墨阴极配对的双离子电池(DIB)具有环保,出色的循环稳定性和良好的安全性,因此在储能应用中具有吸引力。然而,钛酸锂-双离子电池的比容量仍然相对较低,这归因于石墨阴极与钛酸锂阳极之间由于钛酸锂的低电导率而导致的失配反应动力学。

在这项工作中,研究人员提出了一种通过结合有机分子偶联,冷冻干燥和热解过程,将碳纳米膜原位注入钛酸锂复合材料并同时形成3D多孔结构的策略。

因此,锂离子的扩散系数显着提高。此外,构建了将这种快速动力学的钛酸锂与环保的膨胀石墨(EG)阴极相结合的双离子电池配置,它具有高的比容量,良好倍率能力,长循环稳定性以及在700次循环后100%的容量保持率,是所报道的双离子电池的最佳循环性能。

中科院称,深圳研发的这种设备是使用钛酸锂化学物质的性能最好的全电池之一。该研究院计划继续在这一领域开展工作,因为它显示了在高度安全和环保的能源储能应用方面的巨大潜力。


 
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