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万博manbetx手机客户端在新型实用化混合离子电池领域取得重要进展

发布时间:2018-01-17   访问人数:

 

近日,万博manbetx手机客户端吴兴隆副教授研究小组在材料类国际著名学术期刊Advanced Energy Materials(2018, DOI: 10.1002/aenm.201702504,影响因子:16.721)上发表了题为“A Practicable Li/Na-Ion Hybrid Full Battery Assembled by a High-Voltage Cathode and Commercial Graphite Anode: Superior Energy Storage Performance and Working Mechanism”的文章,成功设计了一类新型实用化锂/钠混合离子电池,具有优异的循环、倍率和低温等储能性能。该类电池结合了锂离子电池和钠离子电池的优点,有望应用于未来高效储能领域,是进一步降低储能成本并实现商品化的一个新途径,为开发先进低成本混合动力电池提供了一种全新的研究方法,因此也对该研究成果申请了发明专利。

为了克服钠离子半径大等因素造成的钠离子电池性能不够优异,以及锂离子电池材料成本价格偏高等问题,本研究工作以前期开发的高比能Na3V2(PO4)2O2F (NVPOF)无锂正极,市售石墨MCMB为负极,普通锂电LiPF6基电解液为电解质,设计了该类新型实用化锂/钠混合离子电池 (Practicable Li/Na-ion hybrid battery, HLNIBs),其工作机制如图1所示。

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1. MCMB//NVPOF混合离子电池的工作机制示意图

电化学性能测试结果表明,该MCMB//NVPOF HLNIBs具有高的能量密度约为328 Wh kg1(根据正极和负极活性物质的质量总和计算而得)。此外,如图2所示,该HLNIBs表现出优异的倍率性能、长的循环稳定性和较好的低温性能。例如,在2.6 A g-1这样的高电流密度下,HLNIBs仍表现出73.9 mA h g-1的比容量;在1.3 A g-1下循环2000圈后,仍然有86.3%的容量保持率;在-25℃的低温下,0.013A g-1充放电时,可逆比容量达96.4 mA h g−1,且循环100圈后仍然有94.5%的容量保持率。此外,还通过恒电流间歇滴定法(GITT)和非原位XRD技术进一步研究了NVPOF电极的反应动力学和Na+/Li+脱嵌过程。

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2.新型MCMB//NVPOF混合离子电池的电化学性能