俄罗斯或制出长寿命、充放电速度快的储能电池

发布日期:2019-09-12
核心提示:充放电速率是锂离子电池的关键特性之一。大多数现代商用储能电池都需要至少一个小时才能充满电,应用范围受到了巨大的限制,特别
 充放电速率是锂离子电池的关键特性之一。大多数现代商用储能电池都需要至少一个小时才能充满电,应用范围受到了巨大的限制,特别是限制其用于电动汽车。
 
据报道,由俄罗斯斯科尔科沃科技学院(Skoltech)Pavel Troshin教授领导的一组研究人员研究了配位聚合物,该种化合物几乎没有在金属离子电池中得到应用,但是研究人员展示了该聚合物具备高充放电率以及高稳定性,可用于未来的储能设备。
 
 
(图片来源:斯科尔科沃科技学院官网)
 
充放电速率是锂离子电池的关键特性之一。大多数现代商用储能电池都需要至少一个小时才能充满电,应用范围受到了巨大的限制,特别是限制其用于电动汽车。而最常用的阳极材料 – 石墨等活性材料随着充电速度的提升,容量会显著下降。为了在保持高充电率的同时,让电池容量保持较高水平,活性电极材料必须具备高电子和离子导电性,而新发现的配位聚合物由芳香胺和镍或铜等过渡金属盐组成,正符合该要求。尽管此类化合物前景很好,但是研究人员仍未探索是否它们能够应用于锂离子电池。
 
最近,斯科尔科沃科技学院与俄罗斯化学物理问题研究所的一组由P. Troshin教授领导的科学家和德国科隆大学以及俄罗斯乌拉尔联邦大学合作,专注于研究基于四氨基苯的镍和铜线性聚合物。虽然该线性聚合物与二维竞品相比,表现出更低的初始电子导电率,但是能够作为阳极材料,在不到一分钟的时间内完成充放电,因为掺杂了锂,在第一次放电后,其导电率会急剧增加。
 
此外,研究人员发现此类阳极材料在充放电速率很高的同时,还具有良好的稳定性,在经过多达2万次充放电循环后,仍可以保留高达79%的最大容量。
 
而且,研究人员还发现基于铜的聚合物既可用作阳极又可用作高容量的阴极材料。研究人员指出,尽管该阴极还不能以稳定的方式工作,还是有很多机会可以进行结构优化。该研究第一作者斯科尔科沃科技学院博士生Roman Kapaev表示:“有很多方式可以微调该配位聚合物的特性,实际上,我们正在处理一种构造工具包,能够轻松替换或改变聚合物中的成分,既可以改变胺的结构,又可以改变过渡金属阳离子,从而提升容量,增加或减少氧化还原电位,提升稳定性和各种其他性能。”
 
 
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