في الآونة الأخيرة، ومعهد شنتشن فى المواد المتقدمة تكنولوجيا مركز أبحاث أفلام وظيفية، والأكاديمية الصينية للTangyong بينغ وفريقه بحوث مشتركة تسينغهوا - مدرسة بيركلي شنتشن وشنيانغ باحث علوم المواد في مركز القومي للبحوث الأكاديمية الصينية للعلوم في معهد المعادن لتكون وضعت بجانب الكالسيوم عالية الأداء البطارية. الابتكار من خلال بنيتها الخلية، جديدة بطاريات أيون الكالسيوم وجود آلية رد فعل الكهروكيميائية، وتحقيق استقرار رد فعل المسؤول عن تصريف في درجة حرارة الغرفة. نتائج البحوث صناعة السبائك الكالسيوم عكسية تمكن العملية درجة حرارة الغرفة القابلة لإعادة الشحن الكالسيوم أيون البطارية مع الجهد التفريغ عالية ( "بناء على الكالسيوم - في درجة حرارة الغرفة سبائك القصدير رد فعل عالية الجهد بطارية أيون الكالسيوم عملية مستقرة")، والعنوان نشرت على الانترنت في "الطبيعة" شبه جورنال "الطبيعية - الكيمياء" (الطبيعة الكيمياء، دوى: 10.1038 على / s41557-018-0045-4)، وطلبا للحصول على براءات الاختراع الصينية (201710184368،1)، وبراءات الاختراع معاهدة التعاون بشأن البراءات (PCT / CN2017 / 078203).
العناصر المعدنية القلوية الترابية، مع الكالسيوم منخفض الاستقطاب، والليثيوم مستوى القطب قريب محتمل (CA2 + / كا: -2.868 V مقابل SHE، والليثيوم أعلى من 170 فقط بالسيارات)، واتهم +2 أيون (يثيوم أيون مع عدد من مرتين)، وفيرة، ومزايا التكلفة المنخفضة، وبالتالي، أصبح بطارية أيون الكالسيوم المحتملة كفاءة بطارية تخزين الطاقة ومنخفضة التكلفة. ومع ذلك، في عام 1991، Aurbach، وآخرون وجدت في حل بالكهرباء العضوية التقليدية من الصعب اختراق الكالسيوم الكالسيوم معدن سطح الفيلم الأنود التخميل، مما أدى إلى حدوث أيونات الكالسيوم لا يمكن عكسها رد فعل الأكسدة والاختزال من أيونات الليثيوم كما مثل (J. Electrochem. سوك 1991، 138، 3536)، والتقدم ببطء بعد ذلك الكالسيوم بطارية ليثيوم أيون. حتى عام 2016، وآخرون باستخدام Sadoway CaCl2 معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا المنصهر وLiCl كما بالكهرباء، أثناء استخدام المنصهر سبائك الكالسيوم والمغنيسيوم، واستخدمت بي المعدنية باعتبارها القطب السالب والمواد القطب الموجب، وضعت نوع جديد من السائل بطارية أيونات الكالسيوم، والجهد التشغيل ليست عالية (<1V) , 但在高温下 (550-700°C) 表现出良好的循环稳定性(Nat. Commun. 2016, 7, 10999). 而西班牙科学家Palacin等人虽然在室温下未发现钙离子的可逆氧化还原反应, 但在75-100°C温度下发现钙离子在碳酸酯类电解液中能在钙负极表面发生可逆沉积反应, 并且在100°C 下能循环30周以上(Nat. Mater. 2016, 15, 169). 虽然高温下的可逆充放电现象的发现为钙离子电池的发展带来了希望, 但要想使钙离子电池具有实用价值, 其工作温度还须降低到室温附近, 需要找到能实现可逆钙离子嵌入/脱出的正负极材料并提高其电化学性能, 包括室温循环特性, 倍率特性和工作电压(目前<2V).
فريق البحث من قبل اثنين يوان اكتشاف FIG بعد مرحلة الكالسيوم مع الصوديوم والزنك والقصدير والمعادن الأخرى قادرة على تشكيل مرحلة سبيكة، مما تتألف من عدد وافر من المعادن في القطب السالب الخصائص المسؤول عن تصريف كا (PF6) 2 في حل كهربائيا من الكربونات تم دراسة، وجدت أن القصدير لديه استجابة جيدة وقدرة محددة عكسها من أيونات الكالسيوم في بالكهرباء، يحدث Ca7Sn6 سبائك لأيونات الكالسيوم في بالكهرباء ويتم تشكيل القطب السالب Ca7Sn6 سبائك القصدير في رد فعل صناعة السبائك يحدث أثناء التهمة الأولى والتفريغ وأشارت رد فعل. محاكاة النظرية والاختبارات الكهروكيميائية من التوتر الموقعي أن الكالسيوم والقصدير Ca7Sn6 حالة من المرحلة سبيكة أربعة الترابط وجود الطاقة ملزمة منخفضة، والكهروكيميائية الإجهاد القصدير الكالسيوم الأنود وجزءا لا يتجزأ من الضغوط الإجهاد، وهذه الضغوط لن تساعد فقط للحفاظ على هيكل مستقر والمادية في عملية إقحام / deintercalation أيون الكالسيوم لديهم عكس اتجاه جيد.
وبناء على هذه النتائج، اقترح فريق رواية بطارية الكالسيوم ايون: في احباط القطب السالب مع أيونات الكالسيوم صناعة السبائك عكسية رد الفعل، في حين أن استخدام تصميم متكامل من المادة الفعالة وجامع الحالي، الجرافيت باعتبارها القطب الموجب لتحقيق أنيون (PF6- ) عكسها إقحام / deintercalation رد فعل ؛. في hexafluorophosphate حل الكالسيوم، وجود الجهد انهيار 5V المذيب للخلية بالكهرباء وجود أيون الكالسيوم أداء الكهروكيميائية الممتاز القائم على كربونات، بلغ معدل التصريف الفولتية يصل إلى 4.45V بعد دورة 350 دورة في درجة حرارة الغرفة ، يكون معدل الاحتفاظ بالسعة أكبر من 95٪.
نظام خلية تعمل على توسيع أيون الكالسيوم، وغني نظام خلية القطب الموجب أيون الكالسيوم، ومجموعة مختارة من المواد الأساسية السلبية، بالكهرباء، مرجعا هاما للبحث وتطوير جهاز تخزين الطاقة على أساس الأيونات متعددي جديدة.
عندما (ب، ج) وأظهر تحليل XRD أن الكالسيوم وسبائك القصدير القطب السالب توليد Ca7Sn6 صناعة السبائك رد فعل أثناء الشحن والتفريغ؛ FIG 1. (أ) أيونات معدن القصدير الكالسيوم في بالكهرباء في القطب السالب لأول منحنى المسؤول عن تصريف Ca7Sn6 صناعة السبائك رد فعل على إجرائها؛ (د، ه) أيونات الكالسيوم والقصدير الترابط السيناريوهات الأربعة المتاحة وطاقة الربط للمرحلة سبيكة Ca7Sn6؛ (و) علبة القطب السالب أثناء الشحن والتفريغ للاختبار الكهروكيميائية الأول الإجهاد في الموقع منحنى.
هيكل ومبدأ العمل من FIG 2. (أ) بطارية أيون الكالسيوم الجديدة؛ (ب) نمط XRD من القطب السالب الجرافيت في الفولتية المختلفة؛ (ج) الضغط أربعة يوان في أنظمة بالكهرباء مختلفة الأنود القصدير في القطب الموجب من الاجتياح بطارية الخطية voltammogram؛ (د) أربعة يوان نظام بالكهرباء ذات الجهد العالي منحنى اختبار مقاومة عند شحن الكثافة الحالية من 100 مللي أمبير / غرام من، بطارية أيون الكالسيوم (ه) منحنيات المسؤول عن تصريف (بطارية الكالسيوم زر أيون قد تضيء اثنين الأصفر سلسلة LED) و (و) معدل الأداء، (ز) ضغط التصريف يختلف مع عدد من يتحول من حلقة (أقحم دائرة المسؤول عن تصريف منحنى 320-350) و (ح) في تهمة مختلفة ومنحنى التفريغ للدورات .
