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中国复旦大学和南京工业大学联合开发了一种水性电解液锂离子电池

2016-08-25 414浏览 标签: 锂电池中国FDDX/NJGYDX


研究背景


最近,化石燃料的快速消耗和温室气体的大量排放已成为严重的问题。下一代绿色能量存储装置的开发迫在眉睫。新能源产业,如电动车和大规模储能系统等需要储能设备具有良好的安全性、较高的可靠性和较高的能量密度以及较低的成本。尽管锂离子电池与传统电池相比具有很多优势,并展现出良好的前景,但是,在大规模储能设备和智能电网领域,锂电池因其固有的一些问题,如高成本、有毒且易燃电解质等,限制了锂电池商业化的应用。

自从1994年首次将商品化的锂电池电极材料引入到水性可充电锂电池领域里,其就因较低的投资成本、环境友好和优秀的安全性能引起了广泛的关注。而且,传统的有机电解质被水性电解质所取代,水性电解质具有更高的离子导电率,比有机电解质高出两个数量级,最终致使电池具有良好的倍率性能和较低的过电位。但是,使用锂金属作为电极材料会导致电极表面枝晶的形成,使电池无法使用。因此,发明解决上述问题的技术尤为重要。


研究内容


近日,来自上海复旦大学和南京工业大学的研究人员开发了一种水性电解质锂离子电池,有望解决上述问题。该项目组采用石墨材料涂覆凝胶聚合物膜和LISICON(包括Li2O-Al2O3-SiO2-P2O5-TiO2-GeO2)作为电池负极;而正极材料则是采用的LiFePO4(磷酸铁锂,动力电池正极材料之一)与0.5 mol l1 Li2SO4水性溶液制备而成。在该研究项目中,LISICON膜起到了固态隔膜的作用,将水隔开,并允许锂离子通过。对该石墨负极进行充放电测试,在首次循环当中因为SEI膜的形成导致了轻微的不可逆容量。但是,从第二次循环开始,电池容量趋于稳定,可逆容量120 mAh g1,库伦效率接近100%。组装后的水性锂电池首次充放电分别为149 mAh g1 和 121 mAh g1,首次库伦效率为81.2%。该水性锂电池平均放电电压达到了3.1V,能量密度为258 W h kg1,远高于先前的研究报道。在50mA g1的电流密度下,循环24次具有95.8%的容量保持率。增大电池倍率,该水性锂电池仍然具有出色的容量保持率。在0.5C, 1C, 2C, 3C, 5C下,放电容量分别为131, 118, 100, 95 和80 mAh g1


图1:水性电解液锂离子电池配图


动态链接:A lithium ion battery using an aqueous electrolyte solution

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