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电池“呼吸”二氧化碳 充电又快又安全

  • 2016/8/1 14:38:00
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近日,南开大学陈军教授团队在利用CO2呼吸的室温可充钠—二氧化碳电池领域取得突破性进展,相关研究成果在《德国应用化学》上发表。

“可呼吸”电池的初级版本是锂—氧气电池,它以金属锂作负极,正极为由碳、贵金属或过渡金属氧化物等构成的空气电极,放电时从空气中获取氧气,充电时再放出氧气,因此被誉为“可呼吸”电池。陈军课题组在之前锂—氧气电池研究的基础上,此次成功研发出钠—二氧化碳电池,不仅原料丰富、制备方便,而且增加了实验过程中的安全性。

陈军课题组在钠—二氧化碳电池的研究中,通过理论计算发现Na—CO2电池体系具有高达1100Wh/kg的理论比能量,且Na—CO2电池比Li—CO2等其他金属——二氧化碳电池更容易实现可逆充放电反应,放电时吸收二氧化碳,充电时放出二氧化碳,被称为可呼吸钠—二氧化碳电池。该研究以钠金属片为负极,四甘醇二甲醚处理过的多壁碳纳米管为正极,构架了一个具有优异性能的Na—CO2电池。

正极方面,使用化学修饰的多孔三维网络结构,有效降低电池的极化作用,体现出大容量储电能力。室温下,该电池体系可以循环200次而无明显衰减,表现出很好的可逆充放电活性和稳定性。在4A/g的大电流密度下仍有4000mAh/g的可逆比容量,说明此电池具有良好的高倍率放电性能,可实现快速充放电。这些优异的电池性能为在室温下吸收CO2产生清洁电能源提供了新思路。

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