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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：5025
近日，中國科學院大連化學物理研究所催化基礎(chǔ)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(chǔ)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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