近日，某研究團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)出一種可在-60°C下工作的雙離子電池負(fù)極材料。這種材料的問世，為下一代儲(chǔ)能系統(tǒng)的雙離子電池技術(shù)發(fā)展和在極端環(huán)境下的應(yīng)用提供了新的思路。
雙離子電池是一種新型的清潔能源儲(chǔ)存技術(shù)，具有高能量密度、長壽命、快速充放電等特點(diǎn)。然而，傳統(tǒng)的雙離子電池在低溫環(huán)境下性能較差，無法滿足一些特殊應(yīng)用的需求。因此，研究團(tuán)隊(duì)針對(duì)這一問題進(jìn)行了深入研究，最終成功開發(fā)出一種可在-60°C下工作的雙離子電池負(fù)極材料。
這種新型負(fù)極材料采用了一種特殊的化學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使其在極低溫度下仍能保持良好的電化學(xué)性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，這種材料在-60°C下的工作穩(wěn)定可靠，能量密度和循環(huán)壽命均達(dá)到了較高水平。此外，該材料還具有良好的導(dǎo)電性和熱穩(wěn)定性，能夠在嚴(yán)寒環(huán)境下保持良好的充電和放電性能。
電動(dòng)汽車、海底勘探和太空探索等領(lǐng)域的不斷發(fā)展對(duì)極端環(huán)境下(低于-40℃)的儲(chǔ)能系統(tǒng)提出巨大挑戰(zhàn)。雙離子電池具有的陰離子存儲(chǔ)機(jī)制無須面臨電荷轉(zhuǎn)移過程中的高反應(yīng)能壘，有望突破超低溫等極端環(huán)境下的應(yīng)用瓶頸。然而，雙離子電池面臨正負(fù)極反應(yīng)速率不匹配問題，導(dǎo)致其無法發(fā)揮出最佳性能。
基于上述問題，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)二維層狀材料Ti3C2 MXene在相對(duì)室溫(25℃)的低溫環(huán)境下表現(xiàn)出更優(yōu)異的倍率性能與循環(huán)穩(wěn)定性，并將其作為負(fù)極與聚三苯胺正極組裝成鉀雙離子電池。研究表明，低溫下電解液中鉀離子與溶劑之間的相互作用增強(qiáng)，使Ti3C2表面形成以有機(jī)物為主的固體電解質(zhì)界面，促使Ti3C2回避了低溫下具有高反應(yīng)活化能壘的脫溶劑過程，加速了Ti3C2在該體系下的動(dòng)力學(xué)行為。電化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明，該鉀雙離子電池在-60℃ 0.5 A/g循環(huán)兩萬次后的容量保持率為86.7%。
該研究攻克了超低溫環(huán)境下雙離子電池性能衰減難題，為其實(shí)際應(yīng)用開辟了新途徑。在未來的研究中，研究人員可以進(jìn)一步優(yōu)化新型負(fù)極材料的性能，提高其在極端環(huán)境下的工作穩(wěn)定性和安全性。我們期待著這項(xiàng)研究能夠?yàn)槲磥淼哪茉纯萍及l(fā)展帶來更多的創(chuàng)新和突破。
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