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大連化物所研制出光聚合凝膠電解質(zhì)用于固態(tài)鈉金屬電池
2020年12月01日 11:07:37
來源：大連化學物理研究所 點擊量：5101
近日，中國科學院大連化學物理研究所催化基礎國家重點實驗室二維材料化學與能源應用研究組研究員吳忠?guī)泩F隊發(fā)展出一種高室溫離子電導率的光聚合凝膠準固態(tài)電解質(zhì)，其表現(xiàn)出優(yōu)異的室溫離子電導率、寬電化學窗口和出色的柔韌性，并以此構(gòu)筑出高比能、高倍率、長循環(huán)性能的鈉金屬電池。
【化工儀器網(wǎng) 科技前沿】 近日，中國科學院大連化學物理研究所催化基礎國家重點實驗室二維材料化學與能源應用研究組研究員吳忠?guī)泩F隊發(fā)展出一種高室溫離子電導率的光聚合凝膠準固態(tài)電解質(zhì)，其表現(xiàn)出優(yōu)異的室溫離子電導率、寬電化學窗口和出色的柔韌性，并以此構(gòu)筑出高比能、高倍率、長循環(huán)性能的鈉金屬電池。
鈉元素具有與鋰相似的特性，因其含量豐富、分布廣泛，使鈉離子電池成為一種具有競爭力的電化學儲能器件。由于Na+半徑大于Li+，鋰離子電池中常規(guī)使用的石墨負極的插層反應不適用于鈉離子電池。在一些研究負極材料中，鈉金屬負有高理論容量(1165 mAh/g)和低氧化還原電勢(-2.71V vs. 標準氫電勢)的特點，被視為開發(fā)高輸出電壓和能量密度的鈉離子電池的理想負極材料。但有機電解質(zhì)系統(tǒng)中的鈉金屬電池仍存在安全問題，如電解質(zhì)泄漏和鈉枝晶形成，抑制了其實際應用。
該研究中，研究人員通過光聚合策略制備出一種新型的高離子電導率聚合物，即乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(ETPTA)基準固態(tài)電解質(zhì)，并以此構(gòu)建出高能量密度、高倍率、長循環(huán)固態(tài)鈉金屬電池。制備出的準固態(tài)電解質(zhì)表現(xiàn)出較高的室溫離子電導率1.2 mS/cm，以及寬電化學窗口4.7 V(vs. Na+/Na)，并有效抑制了鈉枝晶的生長；將其應用于鈉金屬電池，表現(xiàn)出出色的倍率性能和長期循環(huán)的穩(wěn)定性，在15 C時可保持55 mAh/g的可逆放電容量；在5 C的倍率下循環(huán)1000次，仍可保持97%的容量。所獲得的鈉金屬軟包電池也表現(xiàn)出優(yōu)異的穩(wěn)定性、柔韌性和安全性能。該研究為發(fā)展室溫高能密度柔性固態(tài)鈉金屬電池提供了新方向。
相關(guān)研究成果發(fā)表在《先進能源材料》(Advanced Energy Materials)上。研究工作得到國家重點研發(fā)計劃、中科院潔凈能源創(chuàng)新研究院等的支持。
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