हाल ही में, उन्नत प्रौद्योगिकी सामग्री कार्यात्मक फिल्में अनुसंधान केंद्र के शेन्ज़ेन संस्थान, चीनी अकादमी Tangyong बिंग की और अपने शोध टीम संयुक्त रूप से सिंघुआ - शेन्ज़ेन के बर्कले स्कूल, चीनी अकादमी धातु होने के लिए की विज्ञान संस्थान के राष्ट्रीय अनुसंधान केंद्र में शेनयांग सामग्री विज्ञान शोधकर्ता अगले एक उच्च प्रदर्शन कैल्शियम विकसित बैटरी। अपने सेल संरचना, एक नया कैल्शियम आयन विद्युत प्रतिक्रिया तंत्र होने बैटरी, और कमरे के तापमान पर एक स्थिर प्रभारी डिस्चार्ज प्रतिक्रिया प्राप्त। अनुसंधान परिणाम प्रतिवर्ती कैल्शियम मिश्रधातु से नवाचार एक व्यावहारिक कमरे के तापमान रिचार्जेबल कैल्शियम आयन सक्षम बनाता है , शीर्षक "प्रकृति" उप जर्नल में ऑनलाइन प्रकाशित - एक उच्च निर्वहन वोल्टेज ( "उच्च वोल्टेज कैल्शियम आयन बैटरी स्थिर आपरेशन के कमरे के तापमान टिन मिश्र धातु प्रतिक्रिया में कैल्शियम के आधार पर") के साथ बैटरी "प्राकृतिक - रसायन विज्ञान" (नेचर केमिस्ट्री, दोई: 10.1038 पर / s41557-018-0045-4), और चीनी पेटेंट (201710184368.1), और पीसीटी पेटेंट (पीसीटी / CN2017 / 078,203) के लिए आवेदन किया।
क्षारीय पृथ्वी धातु तत्व, कम ध्रुवीकरण कैल्शियम, लिथियम मानक इलेक्ट्रोड पोटेंशियल पास के साथ (सीए 2 + / सीए: वी बनाम वह -2.868, लिथियम केवल 170 mV से अधिक), 2 आयन (लिथियम आयन की संख्या के साथ चार्ज किया जाता है दो बार), प्रचुर मात्रा में, कम लागत लाभ, इसलिए, कैल्शियम आयन बैटरी संभावित ऊर्जा भंडारण बैटरी क्षमता और कम लागत 1991, Aurbach, एट अल जैविक इलेक्ट्रोलाइट समाधान पारंपरिक में पाया में बन गया है। हालांकि, कैल्शियम घुसना करने के लिए मुश्किल है कैल्शियम धातु एनोड passivation फिल्म सतह, कैल्शियम आयनों की घटना में जिसके परिणामस्वरूप नहीं की तरह के रूप में लिथियम आयनों की प्रतिवर्ती ऑक्सीकरण-कमी प्रतिक्रिया (जे Electrochem। समाज। 1991, 138, 3536), धीरे धीरे अग्रिम उसके बाद कैल्शियम आयन बैटरी। 2016 तक, एमआईटी की Sadoway पिघला हुआ CaCl2 और LiCl इलेक्ट्रोलाइट के रूप में प्रयोग एट अल, एक पिघला हुआ सीए-मिलीग्राम मिश्र धातु का उपयोग करते समय, और धातु द्वि एक नकारात्मक इलेक्ट्रोड और एक सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री के रूप में इस्तेमाल किया गया, तरल कैल्शियम आयन बैटरी के एक नए प्रकार विकसित की है, ऑपरेटिंग वोल्टेज उच्च नहीं है (<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).
दो युआन अंजीर खोज द्वारा अनुसंधान दल सोडियम, जिंक, टिन और अन्य एक मिश्र धातु चरण के गठन, आगे की एक कार्बोनेट इलेक्ट्रोलाइट समाधान में नकारात्मक इलेक्ट्रोड CA (PF6) 2 के प्रभारी डिस्चार्ज विशेषताओं में धातु की बहुलता शामिल करने में सक्षम धातुओं के साथ चरण कैल्शियम के बाद अध्ययन किया गया, पाया गया कि टिन एक अच्छी प्रतिक्रिया और इलेक्ट्रोलाइट में कैल्शियम आयनों की एक प्रतिवर्ती विशिष्ट क्षमता है, Ca7Sn6 मिश्र धातु इलेक्ट्रोलाइट में कैल्शियम आयनों के लिए होता है और नकारात्मक इलेक्ट्रोड alloying प्रतिक्रिया में Ca7Sn6 टिन मिश्र धातु बनाई है पहले शुल्क, मुक्ति के दौरान होता है प्रतिक्रिया। सैद्धांतिक सिमुलेशन और तनाव सीटू विद्युत परीक्षण संकेत दिया है कि कैल्शियम और टिन Ca7Sn6 चार संबंध मिश्र धातु एक कम बंधन ऊर्जा होने चरण के मामले में, और विद्युत तनाव कैल्शियम टिन एनोड दबाव एम्बेडेड है तनाव, इस तनाव केवल एक स्थिर संरचना और कैल्शियम आयन मध्यनिवेश / deintercalation प्रक्रिया में सामग्री को बनाए रखने के लिए अच्छा उलटने है मदद नहीं करेगा।
इन निष्कर्षों के आधार पर टीम एक उपन्यास कैल्शियम आयन बैटरी प्रस्तावित: कैल्शियम आयनों reversibly प्रतिक्रिया alloying के साथ नकारात्मक इलेक्ट्रोड पन्नी में, जबकि सक्रिय सामग्री और वर्तमान कलेक्टर के एकीकृत डिजाइन का उपयोग; एक सकारात्मक इलेक्ट्रोड के रूप में ग्रेफाइट एक एनायन प्राप्त करने के लिए (PF6- ) प्रतिवर्ती मध्यनिवेश / deintercalation प्रतिक्रिया ;. Hexafluorophosphate द्रवीभूत कैल्शियम में, की 5 वी के टूटने वोल्टेज होने कार्बोनेट आधारित इलेक्ट्रोलाइट सेल एक कैल्शियम आयन उत्कृष्ट विद्युत प्रदर्शन होने के लिए विलायक, औसत मुक्ति अप 4.45V करने के लिए voltages 350 चक्र चक्र कमरे के तापमान पर 95% से अधिक के बाद क्षमता प्रतिधारण दर।
काम कर रहे सेल प्रणाली कैल्शियम आयन, कैल्शियम आयन अमीर सकारात्मक इलेक्ट्रोड सेल प्रणाली, नकारात्मक कुंजी सामग्री के चयन रेंज, इलेक्ट्रोलाइट, नई multivalent आयनों के आधार पर अनुसंधान और ऊर्जा भंडारण युक्ति के विकास के लिए एक महत्वपूर्ण संदर्भ का विस्तार करने के।
पहले आरोप-मुक्ति की अवस्था में नकारात्मक इलेक्ट्रोड में अंजीर 1. (क) इलेक्ट्रोलाइट में टिन धातु कैल्शियम आयनों, जब (ख, ग) XRD विश्लेषण से पता चला कैल्शियम और टिन मिश्र धातु नकारात्मक इलेक्ट्रोड पैदा Ca7Sn6 चार्ज करने के दौरान प्रतिक्रिया alloying, मुक्ति है। Ca7Sn6 होने की प्रतिक्रिया alloying, चार परिदृश्यों उपलब्ध (घ, ङ) कैल्शियम आयनों और टिन संबंध और मिश्र धातु चरण Ca7Sn6 के बंधन ऊर्जा; (च) चार्ज और पहले इन-सीटू तनाव विद्युत परीक्षण के निर्वहन के दौरान एक टिन नकारात्मक इलेक्ट्रोड वक्र।
संरचना और अंजीर के काम कर रहे सिद्धांत 2. (क) नई कैल्शियम आयन बैटरी;। (ख) विभिन्न वोल्टेज पर ग्रेफाइट कैथोड की XRD पैटर्न; (ग) बैटरी रैखिक स्वीप के सकारात्मक इलेक्ट्रोड में अलग इलेक्ट्रोलाइट सिस्टम एनोड टिन से कम चार युआन दबाव voltammogram; (घ) चार युआन इलेक्ट्रोलाइट प्रणाली 100 एमए / छ के चार्ज वर्तमान घनत्व में उच्च वोल्टेज प्रतिरोध परीक्षण की अवस्था है, एक कैल्शियम आयन बैटरी (ई) प्रभारी-निर्वहन घटता (एक कैल्शियम आयन बटन बैटरी दो उजागर कर सकते हैं पीला एलईडी श्रृंखला), (च) दर प्रदर्शन, (छ) निर्वहन दबाव () और (अलग चार्ज और चक्र का निर्वहन वक्र पर ज) पाश की बारी-बारी से इनसेट चक्र प्रभारी-निर्वहन वक्र 320-350 की संख्या के साथ बदलता रहता ।
