新型低成本雙碳鉀離子電池技術

  行業動態     |      2018-11-26
鋰離子電池已廣泛應用于便攜式電子設備、儲能設備等領域。但隨著鋰離子電池逐漸應用于智能手機、電動汽車等領域,鋰的需求量逐年快速增長,而鋰的全球儲量有十分有限且分布不均,造成原材料價格上漲迅猛,嚴重制約了我國低成本、高性能儲能器件領域的快速發展。鉀元素由于具有和鋰相似的物理化學性質,且其儲量豐富,成本低廉,且與鈉相比具有更低的氧化還原電位,使得基于鉀離子的二次電池體系受到廣泛關注。此外,近年來,雙碳電池由于其正負極都采用環保廉價的石墨材料,具有成本低廉、工作電壓高等優勢,受到業界廣泛關注。


 
結合鉀離子電池與雙碳電池各自的優點,唐永炳及其團隊成員季必發、張帆等人成功研發出一種新型高性能、低成本、環保友好的雙碳鉀離子電池。該電池采用中間相碳微球為負極,膨脹石墨作為正極;電解液采用廉價易得的六氟磷酸鉀作為鉀鹽電解質溶于有機溶劑中。其反應機理為:充電時,電解液中的鉀離子運動到中間相碳微球負極表面,并嵌入至石墨層中,同時六氟磷酸根陰離子插層到正極石墨中;放電時,鉀離子從負極石墨層中脫出,同時正極石墨中的六氟磷酸根脫嵌回到電解液中。
 
研究表明,該新型廉價雙碳鉀離子電池的放電中值電壓高達4.5V,單個紐扣電池就能同時點亮兩顆LED燈,并且電池充放電循環100圈后,容量幾乎沒有衰減,使得其可以滿足高電壓器件的要求。相對于現有傳統鋰離子電池技術,該新型電池將大幅降低生產成本,還具有環保友好、安全性高、能量密度相對較高等優點,因此在大規??稍偕鍧嵞茉磧Υ?、通訊備用電源等領域具有廣泛的應用前景。