公司動(dòng)態(tài)
水系鋰離子電池研究獲新進(jìn)展
發(fā)布時(shí)間:2010-9-14復(fù)旦大學(xué)新能源研究所夏永姚教授課題組關(guān)于水系鋰離子電池的研究取得突破性進(jìn)展,找到了導(dǎo)致水系鋰離子電池循環(huán)性差、即壽命偏短的核心問(wèn)題。這一研究成果發(fā)表在一期的*學(xué)術(shù)刊物《自然—化學(xué)》(Nature Chemistry)雜志上。
水系鋰離子電池具有價(jià)格廉價(jià)、無(wú)環(huán)境污染、安全性能高、高功率等優(yōu)點(diǎn),這種電池將來(lái)可望用于風(fēng)力、太陽(yáng)能發(fā)電等能量?jī)?chǔ)存、智能電網(wǎng)峰谷調(diào)荷和短距離的電動(dòng)公交車等,但受循環(huán)性差等制約一直無(wú)法投入實(shí)際應(yīng)用。
1994年《科學(xué)》(Science)上報(bào)道了一種用水溶液電解質(zhì)的鋰離子電池,實(shí)際應(yīng)用中這種電池的能量密度大于鉛酸電池,但循環(huán)性能很差,使得這種電池壽命較短。為了提高循環(huán)性能,提高電池充電次數(shù),過(guò)去多集中于研究合適的電極材料以提高循環(huán)性能上,但這些嘗試無(wú)法有效解決關(guān)鍵問(wèn)題,一般100次循環(huán)后也就是充電100次后,電池容量維持率低于50%。
夏永姚教授課題組自2004年起一直從事鋰離子嵌入化合物在水溶液電解質(zhì)中的研究,研究人員發(fā)現(xiàn)鋰離子嵌入化合物在水溶液電解質(zhì)中的電極反應(yīng),遠(yuǎn)比在有機(jī)電解液中復(fù)雜,除了考慮電極材料本身在鋰離子嵌入過(guò)程中的穩(wěn)定性外,必須考慮水分解析氫、水分解析氧的反應(yīng),水溶液中質(zhì)子的競(jìng)爭(zhēng)嵌入,電極材料在水溶液中的溶解問(wèn)題等。
經(jīng)過(guò)一系列的實(shí)驗(yàn)和分析,研究人員證實(shí),在水和氧氣存在下,作為電池負(fù)極的電極材料會(huì)被氧氣氧化是造成水系鋰離子電池容量衰減的主要原因,而通過(guò)電池密封消除氧氣氧化、選擇合適的電極材料負(fù)極和碳包覆正極,就能大大地提高電池的循環(huán)性能,將電池10分鐘倍率從充放電100次容積維持率低于50%提高到可充放電1000次循環(huán),容量維持率在90%以上。
夏永姚教授對(duì)記者說(shuō):“雖然研究對(duì)提高水溶液鋰離子電池的循環(huán)性能提供了重要指導(dǎo),但是水系鋰離子電池真正能實(shí)際應(yīng)用還有一定距離。”
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