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大连化工材料研究所研制的用于固态金属钠电池的光聚合物凝胶电解质

时间:2020-12-01 04:21:04
最近,中国科学院大连化学物理研究所二维材料化学和能源应用研究小组研究员吴忠帅研制了一种室温离子电导率高、电窗口宽、弹性好的光聚合物...

最近,中国科学院大连化学物理研究所二维材料化学和能源应用研究小组研究员吴忠帅研制了一种室温离子电导率高、电窗口宽、弹性好的光聚合物凝胶准固体电解质,从而构建了高比能、高倍率、长循环性能的金属钠电池。

钠元素与锂具有相同的特性,由于钠离子电池含量丰富,分布广泛,已成为一种极具竞争力的电化学储能装置。由于Na+的半径大于锂离子电池的半径,石墨负极的插层反应不适合钠离子电池。在某些负极材料中,金属钠负极具有较高的理论容量(1165mah/g)和较低的氧化还原电位(-2.71VVS.)。标准氢势特性是研制高输出电压、高能量密度钠离子电池的理想阳极材料。然而,有机电解液系统中金属钠电池仍存在电解质泄漏、枝晶形成等安全问题,制约了其实际应用。

本研究采用光聚合策略制备了新型高离子电导聚合物--乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(etpta)参比固体电解质,构建了高能量密度,高倍率,长循环固态金属钠电池。该准固体电解质表现出1。2Ms/cm,宽的电化学窗口为4.7v(vs.Na+/Na),有效地抑制了钠枝晶的生长。该准固体电解质具有优良的倍增性能和长期循环稳定性,在15c下可保持55mAh/g的可逆放电容量,在5c的倍率下1000次循环仍可保持97%的容量。结果表明,准固体电解质具有1.2Ms/cm的高室温离子电导率和4.7v(55mAh/g)的宽电化学窗口,能有效抑制钠枝晶的生长。得到的金属钠软包装电池也表现出优异的稳定性,灵活性和安全性能。

相关研究成果发表在先进能源材料上。研究工作得到国家重点研究开发计划和中国科学院清洁能源创新研究所的支持。

大连化工材料研究所研制的室温离子电导率高的光聚合物凝胶电解质,用于固态金属钠电池

资料来源:大连化学物理研究所。