本文摘要：【成果概述】近日，中国科学院深圳先进设备技术研究院功能薄膜材料研究中心研究员唐永炳及其研究团队，牵头中科院物理研究所研究员谷林，研发出有具备核壳结构的铝@碳纳米球复合材料，并应用于高效、低成本双离子电池。

【成果概述】近日，中国科学院深圳先进设备技术研究院功能薄膜材料研究中心研究员唐永炳及其研究团队，牵头中科院物理研究所研究员谷林，研发出有具备核壳结构的铝@碳纳米球复合材料，并应用于高效、低成本双离子电池。这种新型结构有效地解决问题了铝负极材料在充放电过程中的体积收缩、循环性能劣等问题。

涉及研究成果以Core–ShellAluminum@CarbonNanospheresforDual-IonBatterieswithExcellentCyclingPerformanceunderHighRates为题，在线公开发表在AdvancedEnergyMaterials上。【图文简介】图1核壳结构铝@碳纳米复合材料的设计、制取示意图图2所制取双离子电池在15C充放电速度下的长循环稳定性曲线【研究内容】随着便携式电子设备和电动汽车市场规模的发展，人们对低能量密度、低成本二次电池的市场需求日益急迫。目前，商用锂离子电池多使用石墨类负极材料，其理论比容量仅有为372mAh/g，且压实密度较低，容许锂离子电池能量密度的更进一步提高。

通过与锂离子的合金化/去合金化反应，廉价金属负极一般来说具备更大的比容量，未来将会取得更高的能量密度。其中铝的理论比容量高达2234mAh/g（Li9Al4）,且储量非常丰富，价格低廉。然而，铝负极在电池反应过程中不会产生一定的体积收缩，造成材料粉化，从而影响电池的循环稳定性。

基于上述考虑到，唐永炳研究团队研发出有一种具备核壳结构的铝@碳纳米球复合材料，并将其作为负极材料，天然石墨作为负极材料，研发出有一种新型高效、低成本双离子二次电池。相对于传统锂离子电池，该新型二次储能电池具备更高的工作电压（平均值静电电压为~4.2V），且环境友好。此外，由于核壳纳米结构有效地减轻了铝负极在合金化过程中产生的体积收缩，并取得了高度平稳的SEI膜，使该电池的循环稳定性大幅度提高。研究结果表明，该新型电池在15C充放电速率下（4分钟充放电），循环1000圈后容量维持亲率低约94.6%；即使在功率密度高达3701W/kg时，该电池的能量密度仍有148Wh/kg，远高于大多数商用的锂离子电池。

该成果对廉价金属负极材料的改性研究具备指导意义，未来将会增进基于廉价金属负极的高能量、低成本二次电池的较慢发展。

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