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中國成功研製新型"可呼吸"鈉-二氧化碳電池

時間:2018年09月19日 信息來源:新聞收藏此文 【字体:


 南開大學化學學院陳軍院士課題組利用廉價碳酸鈉和碳納米管製備出無鈉預填裝“可呼吸”鈉-二氧化碳電池。相關成果近日成為《研究》創刊號首篇發表文章。


  《科技日報》等內地媒體17日報道,“可呼吸”電池初級版本是鋰-氧電池,放電時從空氣中獲取氧氣,充電時再放出氧氣,因此被稱為“可呼吸”電池。南開大學團隊2015年曾經取得重要進展,首次將石墨烯用作鋰二氧化碳電池的空氣電極。


  “可呼吸”電池其後衍生出可充鈉-二氧化碳電池,一般以金屬鈉為負極,碳等材料為正極,放電時從外界獲取二氧化碳,充電時再放出二氧化碳。與鋰-氧電池相比,這類電池原料豐富、製備方便,還資源化利用二氧化碳氣體,實現綠色可持續發展。目前該類電池開發存在一大難點:過量的金屬鈉負極容易形成枝晶,導致電池短路帶來安全隱患,且金屬鈉製備主要通過電解熔融氯化鈉或氫氧化鈉,能耗污染大。


  陳軍課題組克服了碳酸鈉導電性差等難點,以溶解析出法在多壁碳納米管表面製備出碳酸鈉廉價複合材料,並以此作正極,導電碳作負極,首次構建出無鈉預填裝“可呼吸”鈉-二氧化碳電池。該電池通過對充電容量控制可成功抑制枝晶形成,安全性大大增強,經測試在截容量為0.3mAh/cm2的條件下,循環100圈後仍能保證充電電壓低於4V,課題組已組裝出容量為350mAh、能量密度為183Wh/kg(基於整個電池質量)的單體電池。


  此外,火星大氣中含有95%的二氧化碳,這一無鈉預填裝“可呼吸”鈉-二氧化碳電池有望為火星探測提供一種潛在電化學能源系統。


  中國在電池領域的研究不斷取得突破。新華社8月報道,吉林大學化學學院林海波團隊在國際上率先用稻殼製備成高性能電池級碳材料,並用這種材料開發出高性價比的鉛炭電池,其性能達到國際先進水平。(完)


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