【儀表網 研發快訊】近日，哈爾濱工業大學化工與化學學院王振波教授團隊在低溫雙離子電池負極材料研究領域取得重要進展，開發出可在-60℃工作的雙離子電池負極材料。相關研究以《解鎖快速鉀離子動力學：可在-60℃下工作的高倍率長壽命鉀雙離子電池》(Unlocking Fast Potassium Ion Kinetics: High-Rate and Long-lifePotassium Dual-ion Battery for Operation at -60℃)為題發表在《德國應用化學》(Angewandte Chemie)上，有望為新一代儲能系統的雙離子電池技術的發展與在極端場景應用提供新思路。
 

　　電動汽車、海底勘探和太空探索等領域的不斷發展對極端環境下(小于-40℃)的儲能系統提出巨大挑戰。雙離子電池具有的陰離子存儲機制無需面臨電荷轉移過程中的高反應能壘，有望突破超低溫等極端環境下的應用瓶頸。然而，雙離子電池面臨正負極反應速率不匹配問題，導致其無法發揮出最佳性能。
 

　　基于此，團隊發現二維層狀材料Ti3C2 MXene在相對室溫(25℃)的低溫環境下表現出更優異的倍率性能與循環穩定性，并將其作為負極與聚三苯胺正極組裝成鉀雙離子全電池。研究表明，低溫下電解液中鉀離子與溶劑之間的相互作用增強，導致Ti3C2表面形成以有機物為主的固體電解質界面，促使Ti3C2回避了低溫下具有高反應活化能壘的脫溶劑過程，加速了Ti3C2在該體系下的動力學行為。電化學測試結果表明，該鉀雙離子全電池在-60℃ 0.5 A/g循環20000次后的容量保持率為86.7%。該項工作克服了超低溫環境下雙離子電池性能衰減難題，為實現其實際應用開辟新途徑。
 

　　哈工大為論文第一通訊單位。化工與化學學院2020級博士研究生夏洋為論文第一作者。化工與化學學院王振波教授、趙磊副教授、鄧亮老師，華僑大學闕蘭芳副教授，四川大學副研究員張千玉為論文共同通訊作者。化工與化學學院博士研究生姜云山、孫美巖，華僑大學副教授玉富達，深圳大學碩士研究生聶丹為論文共同作者。(梁英爽 夏洋 文/圖)
 

低溫環境下鉀雙離子全電池的電化學性能測試