近日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院材料所(籌)在新型高性能鉀離子電池的負(fù)極材料研究方面取得新進(jìn)展。他們基于大量的計算模擬數(shù)據(jù)指出，苯乙烯材料在用作鉀離子電池負(fù)極材料時具有非常高的理論比容量和非常小的體積膨脹。
因為在成本和環(huán)境等方面的優(yōu)勢，鉀離子電池被認(rèn)為是鋰離子電池的最佳替代者之一，從而被廣泛研究;然而在負(fù)極材料端，因為鉀具有比鋰大的離子半徑，使得常用的石墨、硅和微納多孔等負(fù)極材料在嵌鉀時負(fù)極端膨脹過大從而導(dǎo)致儲鉀容量過低的問題。
為解決上述問題，深圳先進(jìn)院博士鐘國華與其合作者基于高通量計算、第一性原理材料設(shè)計，提出了用苯乙烯材料用作鉀離子電池負(fù)極材料的想法。研究人員在由苯乙烯構(gòu)成的多孔或?qū)訝罹w材料中嵌入/脫出鉀離子，研究整個靜態(tài)和動態(tài)過程。大量數(shù)據(jù)結(jié)果指明，在苯乙烯類材料中嵌入鉀離子，理論比容量可高達(dá)700mAh/g以上，且在嵌入/脫出鉀離子的過程中，材料的體積膨脹率小于50%。另外，該材料也具有較好的導(dǎo)電性和較小的開路電壓，使之提供較大電壓窗口。這些數(shù)據(jù)表明苯乙烯比石墨等材料在儲鉀和安全性等方面更具優(yōu)勢，是一類非常有前景的鉀離子電池負(fù)極材料。(中國化工報 供稿 作者 仲科）
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