储能电池

钾离子电池电解质界面膜研究获突破

2020-06-28 14:17:10 中国科学报 作者:高长安 石秀杰

6月23日,河北科技大学材料科学与工程学院教授王波团队与北京航空航天大学空间与环境学院教授王伟团队等单位合作,成功制备一种具有生成稳定合理电解质界面膜的柔性无定型碳纤维,将电解质界面膜的厚度控制在了2—4纳米范围内。相关研究成果近日以《高倍率钾离子电池合理固体电解质界面膜的形成》为题在线发表于《纳米能源》。

近年来,碳负极材料因价格低廉且具高的电子电导率等优点,成为了钾离子电池领域的研究热点。但是过多固体电解质界面膜的形成消耗了大量的电解液并导致较高的不可逆容量是碳材料科学研究面临的重要挑战之一。

河北科技大学与北京航空航天大学等单位合作提出了构建均匀稳定电解质界面膜的新思路。通过原材料的选择以及工艺调控该团队制备出了一种表面具有二氧化硅和氧化镁纳米粒子的磷—硫元素共掺杂柔性碳纤维薄膜。由于二氧化硅和氧化镁纳米颗粒的均匀分布,形成了厚度为2—4 纳米的固体电解质界面膜。这种固体电解质界面膜不仅可以保护电解质免于连续分解,而且还可以防止电子渗透,并同时实现钾离子顺畅的嵌入/脱出。另外,磷—硫元素共掺杂可以增强钾离子的吸附能力,同时提高电导率。

该项研究不仅确认了均匀稳定电解质界面膜的形成机理,同时为开发高倍率储能和低成本的柔性电极提供了新思路。


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