當(dāng)前，鋰離子電池已成為便攜式電子設(shè)備、電動汽車、可再生動力系統(tǒng)等范疇的主要動力轉(zhuǎn)化和存儲設(shè)備。商用鋰離子電池的能量密度盡管有所提高，但其制造成本較高，且不易收回，難以滿意便攜式電子設(shè)備、可再生清潔動力、電網(wǎng)調(diào)峰等范疇對高能量密度、低成本、環(huán)保儲能器材的功能要求。

    近日，我國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研討院（以下簡稱深圳先進院）集成所功能薄膜資料研討中心研討員唐永炳團隊聯(lián)合香港理工大學(xué)教授鄭子劍團隊，成功研制出新式硅—石墨雙離子電池。

    “該電池在上萬次彎折過程中的單次壓降僅為0.0015%，在10 C倍率下循環(huán)2000次后的容量保持率高達97%，在柔性儲能范疇展現(xiàn)出杰出的應(yīng)用前景。” 唐永炳向《我國科學(xué)報》介紹說。相關(guān)論文日前已發(fā)表于《先進資料》（Advanced Materials）。

    從鋁—石墨雙離子電池說起

    2007年，唐永炳在我國科學(xué)院金屬研討所獲博士學(xué)位，隨后在導(dǎo)師成會明研討員（2013年當(dāng)選為我國科學(xué)院院士）的推薦下，前往香港城市大學(xué)從事拜訪研討，并于2013年9月參加深圳先進院。

    “成老師認(rèn)為只要研制出新式高效低成本儲能器材及其要害資料，才干真正促進鈉、鉀等非鋰系統(tǒng)電池的開展。”唐永炳告知記者，在成會明的指導(dǎo)下，他開端帶領(lǐng)團隊從事新式儲能器材及資料的研討開發(fā)。2016年3月，唐永炳團隊在《先進動力資料》上發(fā)表了第一篇關(guān)于鋁—石墨雙離子電池的研討成果。

    此前報道的雙離子電池，由于正、負(fù)極都選用石墨資料，石墨的振實密度較低，并且作為正負(fù)極的比容量都不高，導(dǎo)致雙碳電池的能量密度較低。雙離子電池的研討開展緩慢。

    對此，唐永炳團隊提出了活性資料/集流體一體化的規(guī)劃思路。他介紹，相比現(xiàn)有傳統(tǒng)石墨負(fù)極，鋁等合金化型金屬負(fù)極具有更高的理論比容量，在提高能量密度方面具有優(yōu)勢。“此外，鋁具有優(yōu)異的導(dǎo)電性和延展性，并且廉價且儲量豐富，因而咱們選用一體化規(guī)劃的鋁箔一起作為活性物質(zhì)和導(dǎo)電集流體，構(gòu)建了新式鋁—石墨雙離子電池。”

    在后續(xù)的研討工作中，為了提高鋁負(fù)極在新式電池中的穩(wěn)定性，唐永炳團隊還進行了鋁負(fù)極的結(jié)構(gòu)改性和界面調(diào)控，研制出三維多孔鋁/碳負(fù)極、中空界面結(jié)構(gòu)的鋁負(fù)極、碳包覆納米鋁負(fù)極、活性資料/集流體/隔膜一體化電極、超快充放一體化柔性電池等。

    “咱們將這種一體化的規(guī)劃新思路進一步拓展到不依賴于有限鋰資源的鈉、鉀、鈣基雙離子電池系統(tǒng)，為開展新式高效低成本儲能器材開拓了新思路。”唐永炳說。