中科院寧波材料所新型水系離子電池研究取得系列進展

     鋰電世界  目前，化學(xué)蓄電池因其轉(zhuǎn)換效率高和可靈活運用的特點，已成為規(guī)模儲能的主流技術(shù)之一。但現(xiàn)有電池都難于滿足規(guī)模儲能的應(yīng)用要求，如當前大規(guī)模應(yīng)用的鉛酸電池壽命短、功率性能差且會污染環(huán)境，全釩液流電池成本過高。原則上，適合于規(guī)模儲能應(yīng)用的電池須具有低成本、環(huán)境友好、安全可靠的特點，同時兼顧高能量高功率的特性。基于此，將有機離子電池的研究拓展到水溶液電解質(zhì)體系，利用水溶液電解質(zhì)的高安全性、高電導(dǎo)、低成本等特點，開發(fā)出適合于規(guī)模儲能的新型電池是未來蓄電池技術(shù)的重要發(fā)展方向。

    然而，低工作電壓是目前制約新型水系離子電池發(fā)展的主要瓶頸之一。針對這一問題，中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所動力鋰電池工程實驗室的科研人員在新型高電壓水系離子電池探索方面取得了系列進展。該實驗室繼2013年首次提出鋰鈉混合離子電解質(zhì)理念來構(gòu)建新型水系離子電池( sci.rep.,2013,3,1946)，又擴展式提出了鋰鉀和鈉鉀混合離子電解質(zhì)的新理念來構(gòu)建水系離子電池。新電池的工作電壓為1.45v，比能量達43whkg-1，相關(guān)研究工作發(fā)表在 chemsuschem(2014,7(8),2295-2302),并申請了中國發(fā)明專利(201410108023.4)。在此基礎(chǔ)上，實驗室的科研人員還發(fā)現(xiàn)鋅鐵氰化絡(luò)合物可作為鋅離子電池正極材料，以金屬鋅為負極和鋅鐵氰化絡(luò)合物為正極構(gòu)建出一種新型高電壓水系鋅離子電池。其工作電壓達到1.7v，為目前報道的現(xiàn)有水系離子電池的最高值之一。該研究結(jié)果現(xiàn)以communication形式在線發(fā)表在 adv.energymater.雜志(doi:10.1002/aenm.201400930),并申請了中國發(fā)明專利(201410228197.4)。

    上述研究成果不僅是對現(xiàn)有電池理論的重要補充和創(chuàng)新，而且為未來設(shè)計和發(fā)展新型電池提供了新思維和新方向。研究工作得到了國家自然科學(xué)基金委、科技部、中科院和寧波市的項目資助。