基于鉀離子電解液的雙碳電池
發(fā)布時(shí)間:2017-08-08 責(zé)任編輯:susan
【導(dǎo)讀】目前鋰離子電池(LIBs)主導(dǎo)了便攜式電子設(shè)備、電動(dòng)車(EVs)和智能電網(wǎng)等電化學(xué)儲(chǔ)能領(lǐng)域。然而鋰資源短缺、地理分布不均以及成本上漲成為亟待解決的問(wèn)題,因此,儲(chǔ)量豐富成本低的新型電池系統(tǒng)如鈉離子電池(SIBs),鋁離子電池(AIBs)和雙離子電池(DIBs)引起了科學(xué)家的廣泛關(guān)注。
由于鉀具有與鋰相似的性質(zhì)而且儲(chǔ)量豐富,鉀離子電池(KIBs)也具有極大應(yīng)用潛力。與SIBs相比,KIBs因?yàn)殁浘哂休^低的氧化還原電位而提供更高的工作電壓。此外,K+已經(jīng)被證明可以可逆地嵌入/脫嵌石墨電極,而Na+卻非常有限。然而,KIBs的研究仍處于起步階段,原子尺度和界面的機(jī)理尚不清楚。此外,由于K+尺寸偏大會(huì)導(dǎo)致動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)定,只有幾種正極材料(普魯士藍(lán)及其類似物等)和負(fù)極材料(石墨、Sn4P3/C等)得以研究。因此,開發(fā)具有良好性能的合適的電極材料以及全面研究KIBs機(jī)理非常重要。
成果簡(jiǎn)介
近日,中科院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院唐永炳研究員(通訊作者)課題組在Adv. Energy Mater.上發(fā)表了一篇名為“A Dual-Carbon Battery Based on Potassium-Ion Electrolyte”的文章。研究人員開發(fā)了基于鉀離子電解液的新型雙碳電池(命名為K-DCB),其中中間相碳微球作為負(fù)極材料,膨脹石墨作為正極材料。實(shí)驗(yàn)人員研究了K-DCB的工作機(jī)理:充電時(shí),K+運(yùn)動(dòng)到石墨負(fù)極并嵌入到石墨層間形成插層化合物,同時(shí)PF6-運(yùn)動(dòng)到正極,插層到中間相碳微球的層間;放電時(shí)則相反。結(jié)果表明,該K-DCB在3.0~5.2V的電壓窗口范圍,1C的電流密度下可以提供61mAh g-1的可逆比容量,并且具有良好的循環(huán)性能,循環(huán)100次后容量幾乎無(wú)衰減。此外,該K-DCB具有較高的放電中值電壓(4.5V),能夠滿足一些高電壓設(shè)備的要求。K-DCB具有環(huán)保、成本低、能量密度高等優(yōu)點(diǎn),對(duì)未來(lái)能源儲(chǔ)存應(yīng)用極具潛力。
圖文導(dǎo)讀
圖1.基于鉀離子電解液的K-DCB的充放電機(jī)理示意圖
a)含鉀離子電解液的K-DCB的充放電機(jī)理示意圖
b)1C下的充放電曲線
c)相應(yīng)的dQ / dV微分曲線
圖2.PF6-嵌入/脫嵌正極石墨層的過(guò)程分析
a)1C電流密度下第一次充電-放電循環(huán)過(guò)程中記錄的EG正極的非原位XRD圖
b)1C電流密度下第一次充電-放電循環(huán)過(guò)程中記錄的EG正極的非原位拉曼光譜
圖3.基于1 M KPF6 /(EC:DMC:EMC = 4:3:2)的K-DCB電化學(xué)性能分析
a)在1、2、3C不同電流密度下電池的充放電曲線
b)不同電流密度下的充放電容量和相應(yīng)的庫(kù)侖效率
c)在1C下K-DCB循環(huán)100次的循環(huán)性能
圖4.K-DCB的循環(huán)性能分析
a)第20、50和100次循環(huán)過(guò)程中K-DCB的充放電曲線
b)循環(huán)之前,第5、10和30個(gè)循環(huán)之后,K-DCB的奈奎斯特圖
c)K-DCB在1C下循環(huán)100次的放電中值電壓。
小結(jié)
研究人員開發(fā)了一種基于中間相碳微珠負(fù)極和膨脹石墨正極的鉀型雙離子電池K-DCB,電解液為1 M KPF6/EC+DMC+EMC(4:3:2 v/v/v)。K-DCB的工作機(jī)理涉及K+在MCMB負(fù)極上的嵌入/脫嵌過(guò)程和PF6-陰離子在EG正極上的嵌入/脫嵌過(guò)程。K-DCB顯示出良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和優(yōu)異的循環(huán)性能。由于環(huán)保友好,安全性高,成本低,能量密度相對(duì)較高等優(yōu)點(diǎn),K-DCB具有成為下一代可再生能源儲(chǔ)存設(shè)備的潛力。
特別推薦
- 數(shù)字儀表與模擬儀表:它們有何區(qū)別?
- 基于APM32F411的移動(dòng)電源控制板應(yīng)用方案
- 基于GD32F407VET6主控芯片的永磁同步電機(jī)控制器設(shè)計(jì)
- 光迅科技發(fā)布O波DWDM光模塊
- 長(zhǎng)光辰芯發(fā)布16MP全局快門CMOS圖像傳感器
- Murata推出更適合薄型設(shè)計(jì)應(yīng)用場(chǎng)景的3.3V輸入、12A輸出的DCDC轉(zhuǎn)換IC
- 合熠智能推出超小型激光光電傳感器,堅(jiān)固耐用,精準(zhǔn)檢測(cè)
技術(shù)文章更多>>
- 從幾大典型場(chǎng)景,看安森美賦能邊緣智能應(yīng)用的高性能“產(chǎn)品力”
- 【測(cè)試案例分享】 如何評(píng)估熱載流子引導(dǎo)的MOSFET衰退
- 深入探討適用于低功耗工業(yè)電機(jī)控制的CANopen協(xié)議
- 是德科技掀起新革命:通用示波器正式邁入14bit ADC時(shí)代
- DigiKey與 Lippincott 合作品牌煥新項(xiàng)目榮獲2025年度 Graphis 設(shè)計(jì)大賽金獎(jiǎng)
技術(shù)白皮書下載更多>>
- 車規(guī)與基于V2X的車輛協(xié)同主動(dòng)避撞技術(shù)展望
- 數(shù)字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰(zhàn)
- 汽車模塊拋負(fù)載的解決方案
- 車用連接器的安全創(chuàng)新應(yīng)用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門搜索
保護(hù)器件
保險(xiǎn)絲管
北斗定位
北高智
貝能科技
背板連接器
背光器件
編碼器型號(hào)
便攜產(chǎn)品
便攜醫(yī)療
變?nèi)荻O管
變壓器
檳城電子
并網(wǎng)
撥動(dòng)開關(guān)
玻璃釉電容
剝線機(jī)
薄膜電容
薄膜電阻
薄膜開關(guān)
捕魚器
步進(jìn)電機(jī)
測(cè)力傳感器
測(cè)試測(cè)量
測(cè)試設(shè)備
拆解
場(chǎng)效應(yīng)管
超霸科技
超級(jí)本
超級(jí)電容