當(dāng)前，鋰離子電池已成為便攜式電子設(shè)備、電動(dòng)汽車、可再生動(dòng)力系統(tǒng)等范疇的主要?jiǎng)恿D(zhuǎn)化和存儲(chǔ)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(dòng)力、電網(wǎng)調(diào)峰等范疇對(duì)高能量密度、低成本、環(huán)保儲(chǔ)能器材的功能要求。

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

    “該電池在上萬(wàn)次彎折過(guò)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(dá)97%，在柔性儲(chǔ)能范疇展現(xiàn)出杰出的應(yīng)用前景。” 唐永炳向《我國(guó)科學(xué)報(bào)》介紹說(shuō)。相關(guān)論文日前已發(fā)表于《先進(jìn)資料》（Advanced Materials）。

    從鋁—石墨雙離子電池說(shuō)起

    2007年，唐永炳在我國(guó)科學(xué)院金屬研討所獲博士學(xué)位，隨后在導(dǎo)師成會(huì)明研討員（2013年當(dāng)選為我國(guó)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(jìn)院。

    “成老師認(rèn)為只要研制出新式高效低成本儲(chǔ)能器材及其要害資料，才干真正促進(jìn)鈉、鉀等非鋰系統(tǒng)電池的開(kāi)展。”唐永炳告知記者，在成會(huì)明的指導(dǎo)下，他開(kāi)端帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)從事新式儲(chǔ)能器材及資料的研討開(kāi)發(fā)。2016年3月，唐永炳團(tuán)隊(duì)在《先進(jìn)動(dòng)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(bào)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(shí)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(kāi)展緩慢。

    對(duì)此，唐永炳團(tuán)隊(duì)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(shì)。“此外，鋁具有優(yōu)異的導(dǎo)電性和延展性，并且廉價(jià)且儲(chǔ)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(tuán)隊(duì)還進(jìn)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(jìn)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(kāi)展新式高效低成本儲(chǔ)能器材開(kāi)拓了新思路。”唐永炳說(shuō)。