Einführung eines neuen Kalziumionenbatterietyps

Kürzlich haben sich Tangyongbing, ein Forscher am Forschungszentrum für funktionelle Filmmaterialien des Shenzhen Institute of Advanced Technology der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, und sein Team mit dem Tsinghua Berkeley Shenzhen College und Chenghuiming, einem Forscher am Shenyang National Research Center for Materials, zusammengetan Wissenschaft des Instituts für Metalle der Chinesischen Akademie der Wissenschaften. Eine Hochleistungs-Calciumionenbatterie wurde entwickelt. Durch die Innovation der Batteriestruktur haben sie Calciumionenbatterien zu einem neuen elektrochemischen Reaktionsmechanismus gemacht und eine stabile Lade- und Entladereaktion bei Raumtemperatur erreicht. Die Ergebnisse werden online in Nature Chemistry veröffentlicht.

In Erdalkalimetallelementen hat Calcium die Vorteile einer geringen Polarisation, eines Standardelektrodenpotentials nahe Lithium, eines Ions von +2 (die Anzahl der geladenen Ladungen ist doppelt so hoch wie das von Lithiumionen), reichlich vorhandener Reserven und geringer Kosten. Daher können Calciumionenbatterien zu effizienten und kostengünstigen energiespeicherbatterien werden.

Im Jahr 2016 entwickelten die Forscher einen neuen Typ einer Calciumionen-Flüssigkeitsbatterie mit einer niedrigen Betriebsspannung (<; 1 V), die jedoch bei hohen Temperaturen (550 bis 700 ° C) eine gute zyklische Stabilität aufwies. Obwohl die Forscher bei Raumtemperatur keine reversible Redoxreaktion von Calciumionen fanden, wurde festgestellt, dass Calciumionen bei Carbonatelektrolyten bei 75 bis 100 ° C und bei 100 ° C reversible Ablagerungsreaktionen auf der Oberfläche von Calciumnegativelektroden aufweisen kann mehr als 30 Wochen sein. Damit Calciumionenbatterien jedoch einen praktischen Wert haben, muss ihre Betriebstemperatur auf Raumtemperatur gesenkt werden. Es ist notwendig, positive und negative Elektrodenmaterialien zu finden, die eine reversible Einbettung / Entartung von Calciumionen erreichen und ihre elektrochemischen Eigenschaften verbessern können. Einschließlich Zykluseigenschaften bei Raumtemperatur, Verdopplungseigenschaften und Betriebsspannung (derzeit & lt; 2 V).

Die Forscher schlugen einen neuen Typ von Kalziumionenbatterien vor, der Zinnfolie als negative Elektrode verwendet, um eine reversible Legierungsreaktion mit Kalziumionen einzugehen, und ein integriertes Design aus aktivem Material und Sammelflüssigkeit verwendet. Die reversible Intercale / Deembedding-Reaktion von Anionen wird mit Graphit als positiver Elektrode realisiert; Als Elektrolyte werden Carbonatlösungsmittel mit einer Lösung von Calciumhexafluorophosphat und einer 5V-Hochdruckbeständigkeit verwendet. Die Calciumionenbatterie hat ausgezeichnete elektrochemische Eigenschaften mit einem durchschnittlichen Entladedruck von bis zu 4,45 V und einer Kapazitätsbeibehaltungsrate von mehr als 95% nach 350 Zyklen bei Raumtemperatur.

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