传统锂离子电池在界面处需要经历去溶剂化过程,去溶剂化过程的高能垒限制了它在高倍率和低温的应用。设计一种减弱甚至规避锂离子去溶剂化过程的电池是解决该问题的一种方式。
复旦大学夏永姚团队近日在Angewandte Chemie International Edition期刊上发表了题为“A Desolvation-Free Sodium Dual-Ion Chemistry for High Power Density and Extremely Low Temperature”的文章,报道了一类新型钠双离子电池。该电池正极使用的是有机材料聚三苯胺(PTPAn),负极为人造石墨。在充放电过程中,正极发生的是阴离子嵌入脱出反应,而负极一侧发生的是钠离子与溶剂分子共嵌入的过程。因此,这种电池在工作时没有发生金属阳离子的去溶剂化过程,可以有效改善电池的低温和倍率性能。
搭配上低浓度的钠离子电解液(0.5M NaPF6 in DEGDME),全电池PTPAn||AG在室温下10 Ag-1大倍率(100C)下还有着45%的容量保持率,此外在-70度的超低温条件下,该电池的放电容量为室温下的61%。这种新型的电池系统将为宽温域高能量密度的储能系统设计提供了一种设计思路。

图A:传统摇椅电池(LMO||AG)示意图;图B:钠双离子电池(PTPAn||AG)示意图
(赖鹏斌)