985博士生，一作发Nature！

2024/5/13 16:23:14

2024年2月7日，复旦大学纤维电子材料与器件研究院、高分子...

2024年2月7日，复旦大学纤维电子材料与器件研究院、高分子科学系、先进材料实验室、聚合物分子工程国家重点实验室彭慧胜/王兵杰团队，联合王永刚、周豪慎、陆俊等合作者，在《自然》（Nature）主刊在线发表《室温下可充钙-氧气电池》（A rechargeable calcium-oxygen battery that operates at room temperature）为题的研究成果。彭慧胜/王兵杰团队博士生叶蕾、廖萌和张琨为共同第*作者。该成果创建出一种新型钙-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。钙金属具有低氧化还原电位和多价性等特性，结合我国丰富的钙资源，基于金属钙的电池体系在未来的能源应用中具有广阔前景。在基于金属钙的电池中，钙-氧气电池具有*高的理论能量密度, 但目前尚未实现能够在室温下稳定充放电的钙-氧气电池。其中的关键问题和挑战在于，钙金属负极具有高电化学活性，容易导致电解液被还原分解并在电极表面形成钝化层，使得钙金属负极失效；空气正极具有高电极电势，容易导致电解液氧化分解，正极电化学性能迅速衰退。目前仍难以找到一种能与钙金属负极相匹配，且能适应高电极电势空气正极的电解质，严重制约了钙-氧气电池的发展。为了解决这一挑战，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，构建了可室温工作的新型钙-氧气电池。该研究发展出的钙-氧气电池主要由三个部分构成：金属钙负极、碳纳米管空气正极和有机电解质。该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，金属钙负极不仅成本较低，还具有较高的理论容量，有利于全电池实现较高的能量密度。同时，可进一步将金属钙负载到柔性基底上，得到柔性的金属钙负极，为实现柔性钙-氧气电池奠定基础；电解质采用基于二甲基亚砜/离子液体体系，这种电解质在室温下不仅表现出了高离子导率，还展示了稳定的电化学特性，显著提升了电池的整体安全性；正极材料则采用了较为环保的碳材料，不含昂贵的贵金属催化剂，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。该方法构建的钙-氧气电池在室温条件下能够实现放电产物的可逆生成和分解，支持了长达700次的充放电循环寿命。在此基础上，该研究团队还成功构建出同时具有高柔性和高安全性的钙-氧气电池，为柔性电池发展提供了新思路。该研究工作得到科技部、国家自然科学基金委、上海市科委等项目资助和科学探索奖支持。论文辅导一对一艾思云课堂论文辅导一对一，我们拥有10000+全球智库专家，1000+出版渠道，导师来自国内外学校教授/副教授/助理教授/博士后/博士，多为国际知名期刊审稿人或客编。我们专注于为大学生、硕博研究生科研人员提供各类科研提升服务，帮助学员全方位提升科研能力。目前已累计服务超过10000+学员，学员好评率高!扫码咨询助理老师为你定制专属1对1论文辅导方案往期推荐01揭秘！Sora背后的2篇技术论文，其一去年被拒稿（附下载）02教育部，新司长到任！03恭喜！清华大学2024博士研究生录取名单公布！监制：奔月吧编辑：暴躁小白鼠校对：参宿四版权声明：文章来源复旦大学，分享只为学术交流，如涉及侵权问题请联系我们，我们将及时修改或删除。点个在看你*好看