Новый прогресс в исследованиях новых алюминиевых батарей с длительным сроком службы на основе графена - литий-ионное аккумуляторное оборудование
Инженерная лаборатория силовых литиевых батарей Института материалов Нинбо провела исследование алюминиево-ионных батарей с использованием графена в качестве электродов. Недавняя исследовательская работа была опубликована в Интернете в журнале «Advanced Energy Materials» под названием «Крупногабаритный малослойный графен позволяет создать сверхбыструю и долговечную алюминиево-ионную батарею».
Электрохимическая технология накопления энергии является ключом к решению проблемы интеграции электромобилей и возобновляемых источников энергии в сеть для производства электроэнергии. Литий-ионные аккумуляторы, использующие органические растворители в качестве электролитов, имеют преимущества в плотности энергии, но существуют угрозы безопасности и ограниченные ресурсы лития. Напротив, водные нелитий-ионные батареи (такие как ион натрия, ион калия, ион цинка, ион магния и т. Д.) Обладают преимуществами высокой безопасности и низкой стоимости и имеют важные перспективы применения в области хранения энергии. С 2013 года Инженерная лаборатория силовых литиевых батарей Института технологии и машиностроения материалов Нинбо Китайской академии наук активно проводит исследования новых концептуальных батарей нелитий-ионных батарей и добилась ряда успехов в фундаментальных исследованиях новых концептуальных батарей из водных ионов (ScientificReports2013, 3, 1946; ChemSusChem2014,7,2295; AdvancedEnergyMaterials2015,5,1400930; Научные отчеты2015,5,18263; NatureCommunications2016,7,11982). Однако срок службы водных ионных батарей относительно ограничен, как правило, менее 1,000 раз, и трудно удовлетворить потребности в крупномасштабном хранении энергии. В 2015 году Хунцзе Дай, профессор Стэнфордского университета в США, сообщил о новом типе алюминиево-ионного аккумулятора в журнале Nature (2015, 520, 324). Он привлек широкое внимание со стороны научных кругов и промышленности из-за своей долговечности, низкой воспламеняемости и стоимости. (Оборудование для литий-ионных аккумуляторов)
Вдохновленная этой работой, Лаборатория разработки литиевых батарей Института материалов Нинбо провела исследования алюминиево-ионных батарей с использованием графена в качестве электродов. Недавняя исследовательская работа была опубликована в Интернете в журнале «Advanced Energy Materials» под названием «Крупногабаритный малослойный графен позволяет создать сверхбыструю и долговечную алюминиево-ионную батарею». (Усовершенствованные энергетические материалы, DOI: 10.1002/aenm.201700034). В этой работе научные исследователи использовали массовый многослойный графен (произведенный и предоставленный Ningbo Moxi Technology Co., Ltd.) в качестве гибкого положительного электрода, металлический алюминий в качестве отрицательного электрода и ионную жидкость в качестве электролита для создания устройства со сверхдлительным сроком службы и сверхвысокой производительностью. Алюминиево-ионный аккумулятор 2 В с высокой производительностью. Исследование показало, что как толщина (количество слоев), так и боковые размеры двумерного чешуйчатого графитового анодного материала оказывают важное влияние на интеркаляционное поведение ионов AlCl4-. По сравнению с чешуйчатым графитом с тысячами слоев, многослойный графен имеет очень мало слоев (менее 10 слоев), что может значительно снизить энергию активации вставки и диффузии ионов AlCl4-, что делает батарею сверхвысокой производительностью. Зарядка и разрядка могут быть завершены в течение 1 минуты. С другой стороны, электроды, изготовленные из многослойного графена большего размера, обладают лучшей гибкостью и графитизацией, а также более устойчивы к многократному введению и извлечению ионов AlCl4-, что позволяет батарее работать лучше. Сверхдолгий срок службы, практически без снижения емкости после 10 000 циклов зарядки и разрядки. Кроме того, эта исследовательская работа дополнительно выявила химический механизм интеркаляции ионов AlCl4- в двумерных катодных материалах графита, таких как многослойный графен и графит, посредством серии тонких характеристик, то есть структур четвертого и пятого порядка, индуцированных ионами интеркаляции. Механизм изменения. Эта исследовательская работа не только имеет важное руководящее значение для выбора графитовых катодных материалов в алюминиево-ионных батареях, но также имеет большое академическое значение для разработки практических новых аккумуляторных батарей на основе графена с длительным сроком службы.
Вышеупомянутая исследовательская работа финансировалась ключевыми проектами развертывания Китайской академии наук, Ассоциации содействия молодежи Китайской академии наук, Национального фонда естественных наук и Фонда естественных наук провинции Чжэцзян.
Электрохимическая технология накопления энергии является ключом к решению проблемы интеграции электромобилей и возобновляемых источников энергии в сеть для производства электроэнергии. Литий-ионные аккумуляторы, использующие органические растворители в качестве электролитов, имеют преимущества в плотности энергии, но существуют угрозы безопасности и ограниченные ресурсы лития. Напротив, водные нелитий-ионные батареи (такие как ион натрия, ион калия, ион цинка, ион магния и т. Д.) Обладают преимуществами высокой безопасности и низкой стоимости и имеют важные перспективы применения в области хранения энергии. С 2013 года Инженерная лаборатория силовых литиевых батарей Института технологии и машиностроения материалов Нинбо Китайской академии наук активно проводит исследования новых концептуальных батарей нелитий-ионных батарей и добилась ряда успехов в фундаментальных исследованиях новых концептуальных батарей из водных ионов (ScientificReports2013, 3, 1946; ChemSusChem2014,7,2295; AdvancedEnergyMaterials2015,5,1400930; Научные отчеты2015,5,18263; NatureCommunications2016,7,11982). Однако срок службы водных ионных батарей относительно ограничен, как правило, менее 1,000 раз, и трудно удовлетворить потребности в крупномасштабном хранении энергии. В 2015 году Хунцзе Дай, профессор Стэнфордского университета в США, сообщил о новом типе алюминиево-ионного аккумулятора в журнале Nature (2015, 520, 324). Он привлек широкое внимание со стороны научных кругов и промышленности из-за своей долговечности, низкой воспламеняемости и стоимости. (Оборудование для литий-ионных аккумуляторов)
Вдохновленная этой работой, Лаборатория разработки литиевых батарей Института материалов Нинбо провела исследования алюминиево-ионных батарей с использованием графена в качестве электродов. Недавняя исследовательская работа была опубликована в Интернете в журнале «Advanced Energy Materials» под названием «Крупногабаритный малослойный графен позволяет создать сверхбыструю и долговечную алюминиево-ионную батарею». (Усовершенствованные энергетические материалы, DOI: 10.1002/aenm.201700034). В этой работе научные исследователи использовали массовый многослойный графен (произведенный и предоставленный Ningbo Moxi Technology Co., Ltd.) в качестве гибкого положительного электрода, металлический алюминий в качестве отрицательного электрода и ионную жидкость в качестве электролита для создания устройства со сверхдлительным сроком службы и сверхвысокой производительностью. Алюминиево-ионный аккумулятор 2 В с высокой производительностью. Исследование показало, что как толщина (количество слоев), так и боковые размеры двумерного чешуйчатого графитового анодного материала оказывают важное влияние на интеркаляционное поведение ионов AlCl4-. По сравнению с чешуйчатым графитом с тысячами слоев, многослойный графен имеет очень мало слоев (менее 10 слоев), что может значительно снизить энергию активации вставки и диффузии ионов AlCl4-, что делает батарею сверхвысокой производительностью. Зарядка и разрядка могут быть завершены в течение 1 минуты. С другой стороны, электроды, изготовленные из многослойного графена большего размера, обладают лучшей гибкостью и графитизацией, а также более устойчивы к многократному введению и извлечению ионов AlCl4-, что позволяет батарее работать лучше. Сверхдолгий срок службы, практически без снижения емкости после 10 000 циклов зарядки и разрядки. Кроме того, эта исследовательская работа дополнительно выявила химический механизм интеркаляции ионов AlCl4- в двумерных катодных материалах графита, таких как многослойный графен и графит, посредством серии тонких характеристик, то есть структур четвертого и пятого порядка, индуцированных ионами интеркаляции. Механизм изменения. Эта исследовательская работа не только имеет важное руководящее значение для выбора графитовых катодных материалов в алюминиево-ионных батареях, но также имеет большое академическое значение для разработки практических новых аккумуляторных батарей на основе графена с длительным сроком службы.
Вышеупомянутая исследовательская работа финансировалась ключевыми проектами развертывания Китайской академии наук, Ассоциации содействия молодежи Китайской академии наук, Национального фонда естественных наук и Фонда естественных наук провинции Чжэцзян.
.png?imageView2/1/w/400/h/300)
