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[锂离子电池充电离子运动方向]锂离子电池替代者:低成本高性能钾离子全电池诞生

作者:初夏      发布时间:2021-04-12      浏览量:0
信息化,自动化现代社会不断进步,电化学储

信息化,自动化现代社会不断进步,电化学储能设备在其中发挥着重要作用。从1990年代开始,随着锂离子电池的商业化应用,21世纪以来,锂离子电池已经成为我们生活的一部分,锂离子电池便携式设备,动力汽车已经遍布生活的各个角落。但是,与其他商业产品越卖越便宜,稀有的锂资源将来锂离子电池的成本上升。寻求可替代低成本的电化学储能设备成为必须解决的问题。钾和钠的电化学性质与锂类似,而且地球储量丰富,是未来取代锂离子电池的不二选择。

钠离子电池的研究近年来取得了长足的发展,但其标准电极电势-2.71v、vshshe.)和大的离子半径限制,目前钠离子电池的能量密度和功率密度仍与锂离子电池有很大差异。钾的标准电极电力(-2.93v,vsSHE.)更接近锂(-3.04v,vsSHE.),钾离子和钠离子的离子半径比锂离子大,能量密度比锂离子不足,但现在钾离子负极碳材料的研究表明钾离子电池的功率密度比钠高同时,利用它作为钾离子正极材料,首次匹配高性能的钾离子全电池。测试结果显示,普鲁士蓝作为钾离子正极材料呈现高放电平台(3.1-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------同时,他们分析了普鲁士蓝分子的电化学储藏机理,发现这种框架式分子结构对半径大的钾离子储藏和释放非常有利,其主要活性位置在C-Feiii/Feiiii上。最后,他们通过这种正极材料,结合已经商业应用的super,将p作为负极材料,首次设计与钾离子全电池相匹配,全电池以100ma/g的充放电速度,可逆比容量达到68.5mah/g,具有较长的循环寿命,50圈的充放电循环后也保持着93.4%的比容量。对于半径大的钾离子来说,这样的突破是宝贵的。

低成本的普鲁士蓝染料作为钾离子正极材料的研究及其全电池的匹配设计,使锂离子电池找到了更好的替代者,该研究为未来钾离子电池的研究和商业应用提供了广阔的前景。

本论文已在网上发表,在本期BackCover上简要介绍了10.100/adfm.201604307次辞职。

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