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中科院構建新型水系離子電池

2020-01-02  |  來源:鉅大LARGE  |  點擊量:150次

近年來,可再生能源在世界范圍內得到迅速發展,而大規模儲能技術是解決可再生能源并網發電的關鍵核心技術。中科院寧波材料科研人員在水系離子電池研究中獲重要進展,首次提出用鋰鈉混合離子電解質這一全新理念構建新型水系離子電池,相關研究成果發表于《科學報告》。


傳統的以有機溶劑為電解液的鋰離子電池能量密度高,但存在安全性低和成本高的問題。與之相比,水系離子電池具有價格廉價、無環境污染且安全性高等優點,在大規模儲能體系中具有潛在的重要應用前景。然而,目前適用于水系鈉離子電池的電極材料極為匱乏,這成為阻礙鈉離子電池發展的瓶頸。


基于此,中國科學院寧波材料技術與工程研究所動力鋰電池工程實驗室陳亮博士首次提出鋰鈉混合離子電解質的全新理念來構建新型水系離子電池。該類電池的一極采用選擇性嵌入/脫嵌鋰離子的化合物為活性材料,而另一極則選用對鈉離子具有選擇性嵌入/脫嵌活性的化合物作為活性材料,同時以Li/Na混合離子水溶液作為電解質。


與傳統鋰離子電池搖椅式的工作原理不同,該新型電池在充放電過程中,鋰離子和鈉離子分別僅在電池的一極上發生嵌入與脫出。得益于其獨特的工作原理,這類電池不但能儲存電能,而且還具有分離鋰離子和鈉離子的功能。電池可通過反復的充放電過程來實現對鋰離子和鈉離子的富集,與現有其他化學分離技術相比,此操作更為簡便且更加綠色環保。


這一全新電池類型既擴寬了現有鋰離子電池材料的應用范圍,又為鈉離子電池發展開辟了新的途徑,對豐富儲能電池體系具有重要的科學意義。此外,該新型電池獨特的工作方式還使其具有Li/Na分離的功能。與現有的化學分離技術相比,項目技術操作更為簡便且更加綠色環保,因此在海(或鹵)水中Li和Na的大規模分離方面具有重要的應用前景。


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