国际科技创新中心
近日，复旦大学高分子科学系、先进材料实验室彭慧胜/王兵杰团队，联合王永刚等合作者，创建出一种新型钙-氧气电池。该电池可在室温条件下进行电化学充放电，并稳定运行700次循环，展现出高安全性和较低成本等优势。2月7日，相关成果在线发表于《自然》。
在基于金属钙的电池中，钙-氧气电池具有最高的理论能量密度，但目前尚未实现在室温下稳定充放电的钙-氧气电池。其中关键问题和挑战在于：钙金属负极具有高电化学活性，容易造成电解液还原分解并在电极表面形成钝化层，使钙金属负极失效；空气正极具有高电极电势，导致电解液极易氧化分解，正极电化学性能迅速衰退。
研究团队通过系统设计溶剂、电解质盐以及电解质配比，成功制备出一种基于二甲基亚砜/离子液体的新型电解质，有效满足了电池正负极的高要求，创建了可室温工作的新型钙-氧气电池。
钙-氧气电池主要由金属钙负极、碳纳米管空气正极和有机电解质3个部分构成。电池设计不仅优化了性能和成本，也兼顾了环境的可持续性与在柔性电子设备中的应用要求。其中，金属钙负极成本较低，且具有较高的理论容量，有利于全电池实现较高的能量密度。进一步将金属钙负载到柔性基底上，可得到柔性的金属钙负极，为实现柔性钙-氧气电池奠定了基础。电解质在室温下表现出高离子导率及稳定的电化学特性，显著提升了电池的整体安全性。正极材料采用了较为环保的碳材料，不含贵金属催化剂，并利用空气中的氧气作为反应物，有助于降低电池的制造成本。
相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-023-06949-x
（见习记者江庆龄）
（来源：国际科技创新中心）
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