电化学储能技术是解决电动汽车与可再生能源并网发电的关键。以有机溶剂为电解液的锂离子电池在能量密度上具有优势,但存在安全隐患和锂资源有限的问题。与之相比,水系非锂离子(如钠离子、钾离子、锌离子、镁离子等)电池具有高安全和低成本等优点,在储能领域中具有重要应用前景。自2013年以来,中国科学院宁波材料技术与工程研究所动力锂电池工程实验室前瞻布局了非锂离子电池的新概念电池研究,在水系离子新概念电池基础研究上取得了系列进展 (Scientific Reports 2013, 3, 1946; ChemSusChem 2014, 7, 2295;Advanced Energy Materials 2015, 5, 1400930; Scientific Reports 2015, 5, 18263; Nature Communications 2016, 7, 11982)。但水系离子电池的循环寿命比较有限,一般小于1000次,难以满足规模储能的需要。2015年美国斯坦福大学教授戴宏杰在Nature (2015, 520, 324) 报道了一种新型铝离子电池,因其耐用、低可燃性及成本等特点,而引起学界和工业界的广泛关注。
受该工作启发,宁波材料所动力锂电池工程实验室开展了以石墨烯为电极的铝离子电池研究,近期研究工作以Large-sized few-layer graphene enables an ultrafast and long-life aluminum-ion battery 为题在线发表于《先进能源材料》(Advanced Energy Materials,DOI: 10.1002/aenm.201700034)。在该工作中,科研人员采用量产的多层石墨烯(由宁波墨西科技有限公司生产提供)为柔性正极、金属铝为负极、离子液体为电解液,构建出具有超长循环寿命和超高倍率性能的2 V铝离子电池。研究发现二维片状石墨类负极材料的厚度(层数)和横向尺寸均对AlCl4-离子的嵌入行为有重要影响。相对于层数达千层的鳞片石墨,多层石墨烯的层数极少(10层以下),可以显著降低AlCl4-离子嵌入和扩散的活化能,使得该电池具有超高的倍率性能,因此可在1分钟内完成充放电。另一方面,由更大尺寸的多层石墨烯制作的电极,由于具有更好的柔韧性和石墨化度,对AlCl4-离子的重复嵌入和脱出具有更强的耐受能力,从而让电池表现超长的循环寿命,充放电循环10000次后容量几乎无衰减。此外,该研究工作通过一系列的精细表征还进一步揭示了AlCl4-离子在多层石墨烯、石墨等二维石墨类正极材料的插层化学机制,即插层离子诱导的四阶和五阶结构变化机制。该研究工作不仅对铝离子电池中石墨类正极材料的选择具有重要指导意义,还对于发展实用化石墨烯基新型长寿命储能电池具有较大的学术价值。
上述研究工作得到了中科院重点部署项目、中科院青促会项目、国家自然科学基金和浙江省自然科学基金的资助。
来源:锂电网http://libattery.ofweek.com/2017-04/ART-36002-8140-30129093.html
删除或更新信息,请邮件至freekaoyan#163.com(#换成@)
石墨烯基新型长寿命铝离子电池研究获进展_上海硅酸盐研究所
上海硅酸盐研究所 免费考研网/2018-05-05
相关话题/材料 动力 工作 工程 实验室
合肥工大等制备出大晶粒非层状结构材料薄膜_上海硅酸盐研究所
近日,合肥工业大学王敏和陈翌庆团队首次制备出大晶粒非层状结构的硒化镍薄膜,并成功将其构筑为光探测器阵列,为新一代柔性图像传感器的研发提供了新方法。相关成果近日发表在《先进材料》上。 图像传感器可以将光学图像转换为电子信息,在电子光学设备中应用广泛。未来可穿戴智能设备要求图像传感器具有柔性可以弯曲折 ...上海硅酸盐研究所 上海硅酸盐研究所 免费考研网 2018-05-05广东医科大学合成纳米金属有机骨架材料_上海硅酸盐研究所
近日广东医科大学药学院刘建强博士与安徽农业大学合作,成功合成了两个罕见的纳米孔稀土GDMU型金属—有机骨架材料。相关研究近日以封面文章的形式发表在《晶体工程通讯》上。 据悉,传统材料如活性氧化铝吸附材料,存在吸附能力低和回收困难等问题,而金属—有机骨架在用于离子吸附方面,具有方法简单、吸附能力强及 ...上海硅酸盐研究所 上海硅酸盐研究所 免费考研网 2018-05-05低温等离子体改性材料应用研究获进展_上海硅酸盐研究所
近日,中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所李家星课题组基于对等离子体改性材料的研究,应用低温等离子体方法成功设计合成了氨基功能化的鳞片石墨材料,实现对U(VI)的高效富集。相关研究成果发表在美国化学会环境类核心期刊ACSSustainableChem.Eng.,ArticleASAP上。低 ...上海硅酸盐研究所 上海硅酸盐研究所 免费考研网 2018-05-05高性能热界面材料研究获进展_上海硅酸盐研究所
近日,中国科学院深圳先进技术研究院汪正平、孙蓉和香港中文大学许建斌领导的广东省先进电子封装材料创新科研团队在高性能热界面材料方面取得新的突破。相关论文ACombinationofBoronNitrideNanotubesandCelluloseNanofibersforthePreparationo ...上海硅酸盐研究所 上海硅酸盐研究所 免费考研网 2018-05-05柔性导电高分子材料研究获进展_上海硅酸盐研究所
近期,中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所激光技术中心研究员方晓东课题组和中国科学技术大学化学与材料科学学院马明明课题组合作,研发出具有高的强度、韧性和导电性的仿生多元醇-聚吡咯复合材料。 相关研究工作以BioinspiredDesignofStrong,Tough,andHighl ...上海硅酸盐研究所 上海硅酸盐研究所 免费考研网 2018-05-05细胞运载二维材料靶向光热治疗技术研发成功_上海硅酸盐研究所
近日,中国科学院深圳先进技术研究院医药所研究员喻学锋、王怀雨等在细胞运载二维纳米材料光热治疗癌症方面取得新突破。相关论文Cell-borne2Dnanomaterialsforefficientcancertargetingandphotothermaltherapy(《细胞运载二维纳米材料高靶向光 ...上海硅酸盐研究所 上海硅酸盐研究所 免费考研网 2018-05-05日本大学用钛作蓄电池材料 成本显著降低而能量密度翻倍_上海硅酸盐研究所
迄今为止,在开发高性能蓄电池时,通常采用铌氧化物作电极,但由于铌的价格很高,所以在电动汽车和智能电网上的应用和推广很难。 日本东京电机大学的研究团队使用金属钛开发高性能蓄电池,其价格只有金属铌的十分之一。研究小组发现,价格便宜的钛锰系材料的能量密度达到每克1000毫瓦时以上,这一数值为目前电动汽车 ...上海硅酸盐研究所 上海硅酸盐研究所 免费考研网 2018-05-05关于开通英文刊《npj Computational Materials(计算材料学)》 微信公众号的通知_上海硅酸盐研究所
为方便广大华人学者访问《npjComputationalMaterials(计算材料学)》网站,浏览以中文介绍的每篇论文的主要内容(编辑概述和Abstract翻译),以便快速找到感兴趣的论文,了解期刊发表动态,查看稿件审稿处理进展,近日编辑部开通了npjComputationalMaterials的 ...上海硅酸盐研究所 上海硅酸盐研究所 免费考研网 2018-05-05关于上海硅酸盐所“奇趣材料,探索之旅” 2017年公众科学日科普剧表演节目征集的通知_上海硅酸盐研究所
一、活动介绍 (一)综述 科普剧表演是一项突出科学与艺术相互融合的活动。上海硅酸盐所2017年公众科学日期间,将面向全所职工及在读研究生征集科普剧表演节目,以“传播科学知识、弘扬创新精神、锻炼艺术品格”为宗旨,使我所职工及研究生以创作、参与、体验、合作的方式提高科学和艺术素养,培养交流合作的团队 ...上海硅酸盐研究所 上海硅酸盐研究所 免费考研网 2018-05-05中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室开放课题基金申请..._上海硅酸盐研究所
高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室依托于中国科学院上海硅酸盐研究所,主要从事高性能无机非金属材料的设计理论及结构与材料性能关系、材料合成的物理化学与制备科学、新材料探索等方面的基础与应用基础研究。为了营造实验室创新、求实、开放交流的学术氛围,设置了高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室开放课题基金。该基 ...上海硅酸盐研究所 上海硅酸盐研究所 免费考研网 2018-05-05