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可充電電池的市場正在迅速增長，但其所需的必要原材料卻是有限的。HZB和柏林洪堡大學(xué)的一個(gè)聯(lián)合研究小組借助鈉離子電池提供的一種替代方案研究了電解質(zhì)溶液和電極材料的新組合，該研究已經(jīng)發(fā)表在了Advanced Energy Materials上。

“鋰離子電池中的鋰離子儲存在電池的正極和負(fù)極，一方面，我們研究鈉離子，因?yàn)樗鼈冊谑雏}中大量存在，另一方面，與鋰離子相反，我們將鈉離子與它們的溶劑殼(即分離兩個(gè)電極的電解液中的溶劑分子)儲存在一起。這使得實(shí)現(xiàn)全新的存儲反應(yīng)成為可能。”洪堡大學(xué)和柏林亥姆霍爾茨中心于2020年聯(lián)合成立的研究小組“operando電池分析”的負(fù)責(zé)人菲利普·阿德爾赫爾姆(Philipp Adelhelm)教授解釋說。

當(dāng)離子在晶格中帶有溶劑化殼層時(shí)，離子的儲存稱為共插層(co-intercalation)。目前，這一發(fā)現(xiàn)僅限于鈉離子電池的負(fù)極，現(xiàn)在研究人員已經(jīng)成功地將這一概念擴(kuò)展到電池的正極上。

該出版物的第一作者Guillermo A. Ferrero博士解釋說:“通過二硫化鈦和石墨，我們首次將兩種材料結(jié)合在一起，在電池充放電過程中吸收和釋放相同的溶劑。”通過在HZB的X射線核心實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的操作性測量，科學(xué)家們可以觀察到材料在充電和放電期間的變化。這幫助他們確定了電池內(nèi)部的共插層機(jī)制。然后，他們利用這一新知識來開發(fā)具有兩個(gè)電極的電池，這兩個(gè)電極都依賴于溶劑分子可逆的共插層。

“我們?nèi)匀惶幱诶斫夤膊鍖与姵匾饬x的早期階段。但是我們可以設(shè)想到一些可能的優(yōu)勢，”HZB的Katherine A. Mazzio博士解釋說，“共插過程可以提高效率，實(shí)現(xiàn)更好的低溫性能。它還可以提升替代電池概念，如使用多價(jià)離子代替對溶劑化殼層特別敏感的Li+或Na+存儲。”

該研究題為" Co-Intercalation Batteries (CoIBs): Role of TiS2 as Electrode for Storing Solvated Na Ions"，已發(fā)表在Advanced Energy Materials上。主要作者為Guillermo A. Ferrero博士。

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參考資料：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202202377

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標(biāo)簽： 共插電池