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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(lái)源：大連化學(xué)物理研究所 點(diǎn)擊量：5061
近日，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所催化基礎(chǔ)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室二維材料化學(xué)與能源應(yīng)用研究組研究員吳忠?guī)泩F(tuán)隊(duì)發(fā)展出一種高室溫離子電導(dǎo)率的光聚合凝膠準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)，其表現(xiàn)出優(yōu)異的室溫離子電導(dǎo)率、寬電化學(xué)窗口和出色的柔韌性，并以此構(gòu)筑出高比能、高倍率、長(zhǎng)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(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所催化基礎(chǔ)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室二維材料化學(xué)與能源應(yīng)用研究組研究員吳忠?guī)泩F(tuán)隊(duì)發(fā)展出一種高室溫離子電導(dǎo)率的光聚合凝膠準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)，其表現(xiàn)出優(yōu)異的室溫離子電導(dǎo)率、寬電化學(xué)窗口和出色的柔韌性，并以此構(gòu)筑出高比能、高倍率、長(zhǎng)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(jìng)爭(zhēng)力的電化學(xué)儲(chǔ)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(fù)極的插層反應(yīng)不適用于鈉離子電池。在一些研究負(fù)極材料中，鈉金屬負(fù)有高理論容量(1165 mAh/g)和低氧化還原電勢(shì)(-2.71V vs. 標(biāo)準(zhǔn)氫電勢(shì))的特點(diǎn)，被視為開(kāi)發(fā)高輸出電壓和能量密度的鈉離子電池的理想負(fù)極材料。但有機(jī)電解質(zhì)系統(tǒng)中的鈉金屬電池仍存在安全問(wèn)題，如電解質(zhì)泄漏和鈉枝晶形成，抑制了其實(shí)際應(yīng)用。
該研究中，研究人員通過(guò)光聚合策略制備出一種新型的高離子電導(dǎo)率聚合物，即乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(ETPTA)基準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)，并以此構(gòu)建出高能量密度、高倍率、長(zhǎng)循環(huán)固態(tài)鈉金屬電池。制備出的準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)表現(xiàn)出較高的室溫離子電導(dǎo)率1.2 mS/cm，以及寬電化學(xué)窗口4.7 V(vs. Na+/Na)，并有效抑制了鈉枝晶的生長(zhǎng)；將其應(yīng)用于鈉金屬電池，表現(xiàn)出出色的倍率性能和長(zhǎng)期循環(huán)的穩(wěn)定性，在15 C時(shí)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(jìn)能源材料》(Advanced Energy Materials)上。研究工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中科院潔凈能源創(chuàng)新研究院等的支持。
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