唐永炳课题组研发出基于高电压电解液的双离子电池

max

近日，中国科学院深圳先进技术研究院集成所功能薄膜材料研究中心唐永炳研究员及其研究团队，通过开发高电压浓缩电解液显著提升了双离子电池的循环性能与能量密度。相关研究成果以High Oxidation Potential ≈6.0 V of Concentrated Electrolyte toward High-Performance Dual-Ion Battery（6.0 V高氧化电位浓缩电解液用于高性能双离子电池）为题在线发表于国际著名能源期刊Advanced Energy Materials（IF: 25.245）上。深圳先进院联培硕士毕业生童小玉为论文第一作者，唐永炳研究员为通讯作者。

基于高电压浓缩电解液双离子电池的工作示意图

　　相比于传统锂离子电池，双离子电池通常采用石墨作为正极并依靠阴离子插层实现储能，因此具有工作电压高、成本低、环保等优点，在规模化储能领域应用前景广阔。然而传统有机电解液体系氧化电位低，难以满足双离子电池高电压的工作要求，而具有宽电化学稳定窗口的离子液体电解液成本高，且浓度有限（<1.5 m），导致双离子电池难以获得高的能量密度和稳定性。
　　鉴于此，唐永炳研究员及其团队成员童小玉、欧学武助理研究员、吴南中等人在系统研究不同电解液溶剂和锂盐的匹配关系后，结合砜类溶剂和LiFSI锂盐的各自优点，成功研发出4.0 m LiFSI/TMS高电压浓缩电解液体系。研究结果表明，该电解液体系具有以下明显优势：第一，电解液的氧化电位提升至~6.0 V，明显抑制了电池的产气现象；第二，阴离子插层石墨正极的容量和可逆性得到提升；第三，阳离子在负极侧的沉积/剥离可逆性得到明显改善。采用该高电压浓缩电解液，双离子电池稳定循环1000次后容量无明显衰减，并显著提升了电池的能量密度。上述工作提供了一种提升双离子电池性能的有效手段，对发展高效低成本储能器件具有指导意义。
　　该工作得到了国家自然科学基金，中科院、广东省、深圳市科技计划项目等资助。  


       文章来源：深圳先进院
       唐永炳，中国科学院深圳先进技术研究院研究员，博士生导师，中心主任，国家优秀青年基金获得者，广东省领军人才，广东省工程中心、深圳市工程实验室主任、深圳市高层次专业人才、深圳市孔雀B类人才。主要从事新型储能材料及器件、功能薄膜材料的研发与应用研究。主持国家自然基金、军委科技委、中科院项目等科研项目20余项。已发表论文170余篇，其中影响因子＞10论文73篇，H-index=51，总引>7000。第一及通讯作者代表性论文发表于Nat. Chem.,Nat.Commun., Adv. Mater.，Angew Chem., Adv. Energy Mater.，Natl. Sci. Rev.，Nano Lett.，ACS Nano，Adv. Funct. Mater.等材料及能源领域知名国际期刊，其中13篇被选为封面文章。申请专利415项，其中，中国发明专利263项，美国欧盟日韩专利12项，申请PCT专利52项。授权专利共148项。其中23项发明专利实现了转移转化，研发的“柔性超快充放电池”被第十九届高交会专家委员会从1000个推荐产品中评为“十大人气产品奖”和“优秀产品奖”。