【TüV南德】前沿丨柔性鈉基雙離子電池技術獲新進展

2021-02-24 電池中國

近日，中國科學院深圳先進技術研究院集成所功能薄膜材料研究中心唐永炳研究員（通訊作者）及其團隊成員在柔性鈉基雙離子電池方面獲得新進展。相關研究成果"A Flexible Dual-Ion Battery Based on Sodium-Ion Quasi-Solid-State Electrolyte with Long Cycling Life"已在線發表於材料領域頂級期刊 Advanced Functional Materials（《先進功能材料》，Adv. Funct. Mater. 2019, 1906770，IF=15.621）上。

由於鈉基雙離子電池（SDIBs）結合了鈉離子和雙離子電池的綜合優勢，具有高工作電壓，環保以及成本低廉等優勢，從而受到廣泛關注。然而，已有報導的SDIBs普遍採用傳統的液態酯類溶劑作電解液，使得電池在高工作電壓下容易發生分解。此外，傳統液態電解液體系的溶劑分子與石墨正極易發生共插層問題，導致石墨正極在循環過程中發生剝落。因此基於液態電解質的SDIBs的循環性能仍有待進一步優化。

為解決上述問題，唐永炳研究員及團隊成員謝東豪、張苗、吳越等人研發出一種具有三維交聯結構的準固態電解質（QSSE）。在高電壓下，該電解質比傳統液態電解液具有更穩定的循環特性，三維聚合物骨架同時有助於緩解電極材料的體積膨脹應力。這種基於QSSE的SDIBs表現出優異的循環穩定性，在5C倍率下循環600次後容量保持率為97.5%，是目前報導SDIBs中的最佳性能。此外，該電池同時具有優異的柔韌性和寬溫域性能（-20-70°C），在高性能柔性儲能等領域具有良好的應用前景。

該項研究得到了國家自然科學基金、中國科學院、廣東省和深圳市科技計劃項目等項目的資助。

圖(a). 由PVDF-HFP和Al2O3納米粒子之間的路易斯酸鹼分子間鍵合形成的準固態聚合物的3D示意圖；(b)準固態電解液和液態電解液的對照照片（上），準固態電解質扭轉實驗的光學照片（下）；(c)在平整、摺疊和擠壓狀態下柔性SDIB的循環曲線；(d)在-20-70°C，基於準固態電解液和液態電解液循環性能對比。

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