中科院寧波材料所新型水系離子電池研究取得系列進(jìn)展


鋰電世界 目前,化學(xué)蓄電池因其轉(zhuǎn)換效率高和可靈活運(yùn)用的特點(diǎn),已成為規(guī)模儲能的主流技術(shù)之一。但現(xiàn)有電池都難于滿足規(guī)模儲能的應(yīng)用要求,如當(dāng)前大規(guī)模應(yīng)用的鉛酸電池壽命短、功率性能差且會污染環(huán)境,全釩液流電池成本過高。原則上,適合于規(guī)模儲能應(yīng)用的電池須具有低成本、環(huán)境友好、安全可靠的特點(diǎn),同時兼顧高能量高功率的特性?;诖耍瑢⒂袡C(jī)離子電池的研究拓展到水溶液電解質(zhì)體系,利用水溶液電解質(zhì)的高安全性、高電導(dǎo)、低成本等特點(diǎn),開發(fā)出適合于規(guī)模儲能的新型電池是未來蓄電池技術(shù)的重要發(fā)展方向。
然而,低工作電壓是目前制約新型水系離子電池發(fā)展的主要瓶頸之一。針對這一問題,中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所動力鋰電池工程實(shí)驗(yàn)室的科研人員在新型高電壓水系離子電池探索方面取得了系列進(jìn)展。該實(shí)驗(yàn)室繼2013年首次提出鋰鈉混合離子電解質(zhì)理念來構(gòu)建新型水系離子電池( sci.rep.,2013,3,1946),又?jǐn)U展式提出了鋰鉀和鈉鉀混合離子電解質(zhì)的新理念來構(gòu)建水系離子電池。新電池的工作電壓為1.45v,比能量達(dá)43whkg-1,相關(guān)研究工作發(fā)表在 chemsuschem(2014,7(8),2295-2302),并申請了中國發(fā)明專利(201410108023.4)。在此基礎(chǔ)上,實(shí)驗(yàn)室的科研人員還發(fā)現(xiàn)鋅鐵氰化絡(luò)合物可作為鋅離子電池正極材料,以金屬鋅為負(fù)極和鋅鐵氰化絡(luò)合物為正極構(gòu)建出一種新型高電壓水系鋅離子電池。其工作電壓達(dá)到1.7v,為目前報(bào)道的現(xiàn)有水系離子電池的最高值之一。該研究結(jié)果現(xiàn)以communication形式在線發(fā)表在 adv.energymater.雜志(doi:10.1002/aenm.201400930),并申請了中國發(fā)明專利(201410228197.4)。
上述研究成果不僅是對現(xiàn)有電池理論的重要補(bǔ)充和創(chuàng)新,而且為未來設(shè)計(jì)和發(fā)展新型電池提供了新思維和新方向。研究工作得到了國家自然科學(xué)基金委、科技部、中科院和寧波市的項(xiàng)目資助。