近日，我國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院研究員唐永炳及其團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中科院物理所研究員谷林研發(fā)出一種具有核殼結(jié)構(gòu)的鋁@碳納米球復(fù)合材料，并應(yīng)用于高效、低成本雙離子電池。這種新型結(jié)構(gòu)有效解決了鋁負(fù)極材料在充放電過程中的體積膨脹、循環(huán)性能差等問題。相關(guān)成果已在線發(fā)表于《先進(jìn)能源材料》。

目前，商用鋰電池多采用石墨類負(fù)極材料，其理論比容量和壓實(shí)密度均較低，限制了鋰電池能量密度的進(jìn)一步提升。通過和鋰離子的合金化/去合金化反應(yīng)，廉價(jià)金屬負(fù)極通常具有更大的比容量，有望獲得更高的能量密度。其中鋁的理論比容量高，且儲(chǔ)量豐富，價(jià)格低廉。然而，鋁負(fù)極在電池反應(yīng)過程中會(huì)出現(xiàn)一定的體積膨脹，導(dǎo)致材料粉化，從而影響電池的循環(huán)穩(wěn)定性。

基于上述考慮，研究人員研發(fā)出一種具有核殼結(jié)構(gòu)的鋁@碳納米球復(fù)合材料，并將其作為負(fù)極材料，將天然石墨作為正極材料，成功研發(fā)出一種新型高效、低成本雙離子二次電池。相關(guān)于傳統(tǒng)鋰電池，該新型二次儲(chǔ)能電池具有更高的工作電壓，且環(huán)境友好。此外，由于核殼納米結(jié)構(gòu)有效緩解了鋁負(fù)極在合金化過程中出現(xiàn)的體積膨脹，并獲得了高度穩(wěn)定的SEI膜，使得該電池的循環(huán)穩(wěn)定性大幅提升。該電池有望促進(jìn)基于廉價(jià)金屬負(fù)極的高能量、低成本二次電池的快速發(fā)展。