西安交通大學(xué)科研人員在低溫鈉離子電池領(lǐng)域取得重要進展

發(fā)布日期:2024-04-30  來源:交大新聞網(wǎng)

核心提示:近年來,鈉離子電池因其豐富的資源儲量、理想的成本效益和與鋰離子電池相似的電化學(xué)儲能機制被廣泛研究。然而,當電池處于低溫環(huán)
近年來,鈉離子電池因其豐富的資源儲量、理想的成本效益和與鋰離子電池相似的電化學(xué)儲能機制被廣泛研究。然而,當電池處于低溫環(huán)境下工作時,緩慢的電化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)會導(dǎo)致嚴重容量損失、壽命衰減、充放電能力受限甚至出現(xiàn)安全問題。設(shè)計低凝固點的新型電解液,構(gòu)建均勻、穩(wěn)定且能保證Na+快速傳輸?shù)碾姌O/電解液界面,是實現(xiàn)鈉離子電池在低溫下高性能穩(wěn)定運行的有效途徑。



針對上述問題,西安交通大學(xué)電氣學(xué)院王鵬飛教授課題組設(shè)計了一種低濃度的醚類電解液,抑制了低溫下的鹽析出現(xiàn)象,并在低溫下形成了有機成分主導(dǎo)的穩(wěn)定的整體式電極/電解液界面,促進了Na+在低溫環(huán)境下的快速傳輸。電化學(xué)測試與分子動力學(xué)模擬的結(jié)果共同表明,該電解液的在低溫下展現(xiàn)出優(yōu)異的動力學(xué)特性,有效降低了低溫下不利的極化和顯著增大的電化學(xué)阻抗。Na0.7Li0.03Mg0.03Ni0.27Mn0.6Ti0.07O正極和硬碳負極在﹣30℃的低溫環(huán)境下分別展現(xiàn)出92.5%和93.1%的高容量保持率,同時具備出色的長循環(huán)穩(wěn)定性。這項工作系統(tǒng)性地研究了低溫環(huán)境下電解液與界面的變化,對極端環(huán)境電解液的設(shè)計與電極/電解液界面的研究提供了重要參考。



該研究成果以《整體式電極/電解液界面促進低溫下鈉離子的快速傳輸》(Monolithic Interphase Enables Fast Kinetics for High-Performance Sodium-Ion Batteries at Subzero Temperature)為題,發(fā)表在國際頂尖學(xué)術(shù)期刊《德國應(yīng)用化學(xué)》(Angewandte Chemie International Edition)上。西安交通大學(xué)博士生馮意虎為本文第一作者,西安交通大學(xué)王鵬飛教授、武漢理工大學(xué)尤雅教授、華中科技大學(xué)吉曉研究員和浙江大學(xué)陸俊教授為本文共同通訊作者。論文第一單位為西安交通大學(xué)電工材料電氣絕緣全國重點實驗室新型儲能與能量轉(zhuǎn)換納米材料研究中心。

該研究工作得到國家自然科學(xué)基金、西安交通大學(xué)青年拔尖人才計劃、電工材料電氣絕緣全國重點實驗室、陜西省“高層次人才引進計劃”、江蘇聚烽新能源科技有限公司、西安交通大學(xué)思源學(xué)者、中央高?;A(chǔ)研究經(jīng)費等資助。表征及測試工作得到西安交通大學(xué)分析測試共享中心的支持。

 
 
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