當前，鋰離子電池已成為便攜式電子設備、電動汽車、可再生動力系統(tǒng)等范疇的主要動力轉化和存儲設備。商用鋰離子電池的能量密度盡管有所提高，但其制造成本較高，且不易收回，難以滿意便攜式電子設備、可再生清潔動力、電網調峰等范疇對高能量密度、低成本、環(huán)保儲能器材的功能要求。

    近日，我國科學院深圳先進技術研討院（以下簡稱深圳先進院）集成所功能薄膜資料研討中心研討員唐永炳團隊聯(lián)合香港理工大學教授鄭子劍團隊，成功研制出新式硅—石墨雙離子電池。

    “該電池在上萬次彎折過程中的單次壓降僅為0.0015%，在10 C倍率下循環(huán)2000次后的容量保持率高達97%，在柔性儲能范疇展現(xiàn)出杰出的應用前景。” 唐永炳向《我國科學報》介紹說。相關論文日前已發(fā)表于《先進資料》（Advanced Materials）。

    從鋁—石墨雙離子電池說起

    2007年，唐永炳在我國科學院金屬研討所獲博士學位，隨后在導師成會明研討員（2013年當選為我國科學院院士）的推薦下，前往香港城市大學從事拜訪研討，并于2013年9月參加深圳先進院。

    “成老師認為只要研制出新式高效低成本儲能器材及其要害資料，才干真正促進鈉、鉀等非鋰系統(tǒng)電池的開展。”唐永炳告知記者，在成會明的指導下，他開端帶領團隊從事新式儲能器材及資料的研討開發(fā)。2016年3月，唐永炳團隊在《先進動力資料》上發(fā)表了第一篇關于鋁—石墨雙離子電池的研討成果。

    此前報道的雙離子電池，由于正、負極都選用石墨資料，石墨的振實密度較低，并且作為正負極的比容量都不高，導致雙碳電池的能量密度較低。雙離子電池的研討開展緩慢。

    對此，唐永炳團隊提出了活性資料/集流體一體化的規(guī)劃思路。他介紹，相比現(xiàn)有傳統(tǒng)石墨負極，鋁等合金化型金屬負極具有更高的理論比容量，在提高能量密度方面具有優(yōu)勢。“此外，鋁具有優(yōu)異的導電性和延展性，并且廉價且儲量豐富，因而咱們選用一體化規(guī)劃的鋁箔一起作為活性物質和導電集流體，構建了新式鋁—石墨雙離子電池。”

    在后續(xù)的研討工作中，為了提高鋁負極在新式電池中的穩(wěn)定性，唐永炳團隊還進行了鋁負極的結構改性和界面調控，研制出三維多孔鋁/碳負極、中空界面結構的鋁負極、碳包覆納米鋁負極、活性資料/集流體/隔膜一體化電極、超快充放一體化柔性電池等。

    “咱們將這種一體化的規(guī)劃新思路進一步拓展到不依賴于有限鋰資源的鈉、鉀、鈣基雙離子電池系統(tǒng)，為開展新式高效低成本儲能器材開拓了新思路。”唐永炳說。