近日，中科院大連化物所研究員吳忠?guī)泩F(tuán)隊與中國科學(xué)院院士包信和團(tuán)隊以及中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授余彥團(tuán)隊合作，開發(fā)出具有高比能、高倍率的準(zhǔn)固態(tài)鈉離子微型電池，并揭示了鈉離子多方向傳輸機(jī)制。相關(guān)研究成果發(fā)表于《能源和環(huán)境科學(xué)》。

近年來微電子和微系統(tǒng)發(fā)展迅速，其中鋰離子微型電池是目前最流行的微型電源，但是存在鋰資源稀缺、成本升高等問題。相對于金屬鋰，鈉資源豐富，成本低廉，與鋰的電化學(xué)性能相似，因此發(fā)展鈉離子微型電池具有重要應(yīng)用前景。

研究人員設(shè)計并發(fā)展了三維互連石墨烯網(wǎng)絡(luò)支撐的鈦酸鈉負(fù)極和磷酸釩鈉正極，制備出高通量電子—離子三維傳輸微電極，成功構(gòu)建出平面化準(zhǔn)固態(tài)鈉離子微型電池。開發(fā)出了NaBF4基離子液體凝膠電解液，其具有高離子電導(dǎo)率、寬電壓窗口、不易燃的優(yōu)點。通過器件整體設(shè)計，有效耦合了平面結(jié)構(gòu)、占主導(dǎo)的贗電容貢獻(xiàn)以及鈉離子多方向傳質(zhì)的優(yōu)點，該鈉離子微型電池在室溫下容量高(每立方厘米30.7 毫安時)，倍率性能優(yōu)異。在室溫和30 C倍率下，其比容量為每立方厘米15.7毫安時;在100 ℃和100 C倍率下，其比容量為每立方厘米13.5毫安時。

此外，該鈉離子微型電池具有優(yōu)異的柔性，輸出電壓和容量可調(diào)，能量密度高(每平方厘米145 微瓦時)。結(jié)合原位和準(zhǔn)原位表征，該研究團(tuán)隊提出平面微型儲能器件是一種對電荷儲存機(jī)理進(jìn)行原位研究的理想電化學(xué)模型，可同時原位研究全電池中正負(fù)極的結(jié)構(gòu)演變和形貌變化。

相關(guān)論文信息： https://doi.org/10.1039/c9ee03219c

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