石墨烯基新型长寿命铝离子电池研究获进展

电化学储能技术是解决电动汽车与可再生能源并网发电的关键。以有机溶剂为电解液的锂离子电池在能量密度上具有优势,但存在安全隐患和锂资源有限的问题。与之相比,水系非锂离子(如钠离子、钾离子、锌离子、镁离子等)电池具有高安全和低成本等优点,在储能领域中具有重要应用前景。自 2013 年以来,中国科学院宁波材料技术与工程研究所动力锂电池工程实验室前瞻布局了非锂离子电池的新概念电池研究,在水系离子新概念电池基础研究上取得了系列进展 。但水系离子电池的循环寿命比较有限,一般小于 1000 次,难以满足规模储能的需要。2015 年美国斯坦福大学教授戴宏杰在 Nature 报道了一种新型铝离子电池,因其耐用、低可燃性及成本等特点,而引起学界和工业界的广泛关注。

1493366693846018575.jpg

受该工作启发,宁波材料所动力锂电池工程实验室开展了以石墨烯为电极的铝离子电池研究,在该工作中,科研人员采用量产的多层石墨烯为柔性正极、金属铝为负极、离子液体为电解液,构建出具有超长循环寿命和超高倍率性能的 2V 铝离子电池。研究发现二维片状石墨类负极材料的厚度(层数)和横向尺寸均对 AlCl4 - 离子的嵌入行为有重要影响。相对于层数达千层的鳞片石墨,多层石墨烯的层数极少 (10 层以下),可以显著降低 AlCl4 - 离子嵌入和扩散的活化能,使得该电池具有超高的倍率性能,因此可在 1 分钟内完成充放电。另一方面,由更大尺寸的多层石墨烯制作的电极,由于具有更好的柔韧性和石墨化度,对 AlCl4- 离子的重复嵌入和脱出具有更强的耐受能力,从而让电池表现超长的循环寿命,充放电循环 10000 次后容量几乎无衰减。此外,该研究工作通过一系列的精细表征还进一步揭示了 AlCl4- 离子在多层石墨烯、石墨等二维石墨类正极材料的插层化学机制,即插层离子诱导的四阶和五阶结构变化机制。该研究工作不仅对铝离子电池中石墨类正极材料的选择具有重要指导意义,还对于发展实用化石墨烯基新型长寿命储能电池具有较大的学术价值。

ADI 技术视频more

LT3094: 在 1MHz 具 0.8μV<sub>RMS</sub> 噪声的负 LDO

LT3094: 在 1MHz 具 0.8μVRMS 噪声的负 LDO

LT3094 是一款高性能低压差负线性稳压器,其具有 ADI 的超低噪声和超高 PSRR 架构,适合为噪声敏感型应用供电。该器件可通过并联以增加输出电流和在 PCB 上散播热量。

观看此技术视频
LTM8002:高效率、超低 EMI 降压型电源 μModule

LTM8002:高效率、超低 EMI 降压型电源 μModule

LTM8002 是一款 40VIN、2.5A 降压型μModule® 稳压器。它内置了开关控制器、电源开关、电感器和所有的支持性组件。该器件支持 3.4V 至 40V 的输入电压范围,和 0.97V 至 18V 的输出电压。

观看此技术视频
具电源系统管理功能的超薄型 μModule 稳压器

具电源系统管理功能的超薄型 μModule 稳压器

LTM4686 是一款双通道 10A 或单通道 20A 超薄型降压 μModule 稳压器。该器件1.82mm 的高度使之可放置到非常靠近负载 (FPGA 或 ASIC) 的地方,从而共用一个散热器。其 PMBus 接口使用户能改变主要的电源参数。

观看此技术视频

电源管理杂志more

Journal of Power Management (2018 年 8 月刊) 英文版

Journal of Power Management (2018 年 8 月刊) 英文版

Journal of Power Management (2018 年 4 月刊) 英文版

Journal of Power Management (2018 年 4 月刊) 英文版

Journal of Power Management (2018 年 1 月刊) 英文版

Journal of Power Management (2018 年 1 月刊) 英文版

关闭ADI官方微信二维码