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深圳先进院研发出基于高电压高浓度电解液的钾

作者:ag视讯直营 发布于:2020-12-13 18:19 点击量:

  钾基双碳电池(K-DCB)结合双离子电池电压高、成本低、环境友好的特点以及钾资源储量丰富的优势,在规模化储能领域具有应用前景。作为活性离子来源,电解液对K-DCB的性能包括容量、能量密度、循环寿命等有重要影响。然而,目前基于KPF6钾盐以及碳酸酯类溶剂的电解液体系浓度低(1 m)且氧化电位不足,导致K-DCB循环稳定性差,能量密度也有待提升。鉴于此,唐永炳及其团队成员李翔、欧学武等在系统研究不同溶剂与钾盐的匹配行为后,研发出具有5.2 m高浓度的砜类电解液体系(KFSI/TMS)。与传统低浓度电解液体系相比,该高浓度电解液的优势包括:高氧化电位(~6.0 V vs. K/K)插层石墨正极的容量及循环稳定性;石墨负极的储钾性能得到有效改善;钾基双离子电池的能量密度获得明显提升。基于该高电压高浓度电解液体系的钾基双石墨电池在经过300次循环后,容量几乎无衰减。同时考虑电解液和电极材料的情况下,该K-DCB的能量密度达到~130 Wh kg,在已有报道中性能较优。该研究证实高电压浓缩电解液对于提升电池性能的有效性,以及发展高效低成本储能器件有指导意义。

  研究工作得到国家自然科学基金、广东省科技计划、粤港澳联合实验室、深圳市科技计划等的资助。

  (a)钾基双石墨电池的结构以及工作机理示意图;(b)阴离子(FSI-)插层石墨正极的原位XRD表征;(c)钾基双石墨电池的充放电曲线;(d)与已有报道的能量及功率密度比较

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