相比于传统锂离子电池,双离子电池(DIB)具有电压高、成本低、环境友好等优点,在规模化储能领域具有广阔的应用前景。作为活性离子来源,电解液对DIB的电化学性能包括容量、循环寿命、能量密度等具有决定性的影响。然而,传统双离子电池电解液体系浓度有限,造成电解液的体积/质量占比较大,限制了DIB能量密度的进一步提升。此外,低浓度电解液氧化还原稳定性不足,导致电池的循环稳定性不够理想。
鉴于此,唐永炳及其团队成员在考察了不同溶剂与电解质盐的匹配行为后,成功开发出具有7.5 m高浓度的LiFS/EC:DMC电解液体系。与低浓度体系相比,该高浓度电解液表现出明显的优势,阴离子插层石墨正极的插层容量以及循环稳定性得到了明显提升;改善了金属铝箔负极在充放电过程中的结构稳定性;显著提升了电池的能量密度。基于上述高浓度电解液,作为概念验证的双离子电池在200 mA g-1的电流密度下,放电容量为94.0 mAh g-1;且经过500次循环后,容量保持率达到96.8%。此外,同时考虑电极材料和电解液质量的情况下,DIB能量密度达到~180 Wh kg-1。该工作对于进一步发展高效低成本双离子电池具有重要指导意义。
该研究得到了国家自然科学基金,广东省科技计划、深圳市科技计划等项目资助。
图(a)溶剂与电解质盐共溶后获得高浓度电解液的图片;(b)不同浓度电解液的抗氧化LSV曲线比较;(c)高浓度电解液体系中,阴离子插层石墨正极的原位XRD表征;(d)双离子电池长循环过程的放电中压(插图为长循环过程中的充放电曲线);(e)已报道双离子电池能量密度比较。
相关新闻: |
深圳先进院等研发出新型柔性自支撑磁性薄膜 |
深圳先进院研制出近红外二区荧光寿命成像系统 |
学习园地