최근 고급 기술 자료 기능성 필름 연구 센터의 심천 연구소, Tangyong 빙 중국 과학원와 그의 연구팀이 공동 칭화 - 심천의 버클리 학교, 될 금속의 과학 연구소의 중국 과학원의 국립 연구 센터 심양 재료 과학 연구원은 다음 고성능 칼슘을 개발 이들 셀의 구조, 전기 화학 반응 메카니즘을 가지는 새로운 칼슘 이온 전지, 실온에서 안정한 충 방전 반응을 달성한다. 조사 가역 칼슘 합금화를 초래하여 전지. 혁신은 실질적인 실온 재충전 칼슘 이온있게 "자연"서브 저널 온라인 문서 제목 - ( "고압 칼슘 이온 전지 안정적인 동작을 실온 주석 합금 반응에서 칼슘에 기초한") 높은 방전 전압과 배터리 "자연 - 화학"(화학 자연 도이 : 10.1038 ON / s41557-018-0045-4), 중국 특허 (201710184368.1) 및 PCT 특허 (PCT은 / CN2017은 / 078,203)에 적용될.
낮은 분극 칼슘, 리튬, 표준 전극 전위 확대와 알칼리 토류 금속 원소 (의 Ca2 + / CA : SHE 대 V -2.868는 만 170 mV의보다 높은 리튬) +2 이온 (리튬 이온의 번호와 충전 회), 풍부한이 저렴한 장점 때문에, 칼슘 이온 전지는 에너지 저장 배터리 효율 및 저비용이되고있다. 그러나, 종래의 유기 전해질 용액에서 발견 1991 아우 에르 바흐 등의 문헌에 칼슘을 관통하기가 어렵다 칼슘 금속 애노드 패시베이션 막 표면은, 칼슘 이온의 발생을 초래하는 것이없는 등의 리튬 이온의 가역적 인 산화 - 환원 반응 (T. Ohzuku 등 저, J. Elecrtochem.의 SOC. 1991, 138, 3536)가 서서히 전진 후 칼슘 이온 전지. 2,016까지 외 용융 칼슘 - 마그네슘 합금을 사용하는 동안, 전해질로서 MIT의 Sadoway 용융의 CaCl2 및 LiCl을 사용, 금속 동성이 음극과 양극 재료로서 사용하고, 액체 칼슘 이온 전지의 새로운 유형을 개발, 동작 전압은 높지 않다 (<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).
나트륨, 아연, 주석 및 항 카보네이트 전해액 칼슘 (PF6) 2 음극 충 방전 특성의 금속의 복수를 포함하는 합금 상을 형성 할 수있는 다른 금속과 위상 칼슘 후 이위안도 발견하여 연구팀 제 충 방전시 발생을 조사 하였다, 그 주석이 좋은 반응 전해질 칼슘 이온의 가역 비 용량을 갖는다 발견 Ca7Sn6 합금 전해질에 칼슘 이온을 발생하고, 음극은 합금화 반응에 Ca7Sn6 주석 합금으로 형성되고 반응. 이론적 시뮬레이션 및 응력 원위치 전기 시험은 칼슘 및 낮은 결합 에너지를 갖는 네 개의 접합 합금상의 주석 Ca7Sn6 케이스와, 전기 스트레스 칼슘, 주석 애노드 압력을 매립 지적 스트레스는,이 스트레스는 좋은 가역성이 칼슘 이온을 흡장 / 탈리 과정에서 안정적인 구조와 재질을 유지하는 데 도움이되지 않습니다.
이러한 발견에 기초하여, 팀은 신규 한 칼슘 이온 전지 제안 : 가역적 반응 합금 칼슘 이온과 음극 포일을하면서 활성 물질과 집 전체의 통합 된 디자인의 사용, 양극으로서 흑연 음이온을 달성하기 위해 (PF6- 5V의 내압을 갖는 헥사 용해 칼슘) 가역적 인 인터 / 탈리 반응 ;. 상기 카보네이트 계 칼슘 이온 우수한 전기 화학적 성능을 가지는 전해질 전지 용제, 평균 방전 전압 4.45V까지 350 사이클 원 실온에서 95 % 이상 후의 용량 유지율.
작업 전지 시스템은 칼슘 이온, 칼슘 이온이 풍부한 정극 전지 시스템 마이너스 키 재료의 선택 범위 전해질 새로운 다가 이온에 기초 연구 및 에너지 저장 장치의 개발을위한 중요한 기준을 확장한다.
경우 (b는 c) XRD 분석 결과, 칼슘, 주석 합금 음극, Ca7Sn6 충전 중 반응 합금 방전 발생 것을 보여 주었다.도 전해질 1. (a) 주석 금속 칼슘 이온을 최초 충 방전 곡선의 음극에 발생하는 반응 합금 Ca7Sn6 상기 네 가지 시나리오가 가능 (d, e)에 칼슘 이온 및 주석 결합을과 합금 상 Ca7Sn6의 결합 에너지 (F)를 충전하고 제 시츄 응력 전기 테스트 방전시 주석 부극 곡선.
구조와도 작동 원리 2. (a) 새로운 칼슘 이온 전지]. (b) 다른 전압에서 흑연 음극의 XRD 패턴, (c) 전지의 선형 스위프의 정극 다른 전해질 시스템 애노드 주석 네 위안 압력 볼타 모 그램 (d) 100mA / g의의 충전 전류 밀도 사위안 전해질 시스템 고전압 저항 시험 곡선, 칼슘 이온 전지 (e) 상기 충 방전 곡선 (칼슘 이온 버튼 전지 두 밝히는 수도 노란색) 시리즈 LED (F)의 속도 성능, (g) 토출 압력은 루프의 턴 (삽입 원 충 방전 곡선 320-350) 및 상이한 충 사이클의 방전 곡선에서 (H)의 수에 따라 달라진다 .
