哈工大化工与化学学院王振波教授团队开发出可在超低温工作的双离子电池负极材料

哈工大全媒体（梁英爽 夏洋 文/图）近日，化工与化学学院王振波教授团队在低温双离子电池负极材料研究领域取得重要进展，开发出可在-60℃工作的双离子电池负极材料。相关研究以《解锁快速钾离子动力学：可在-60℃下工作的高倍率长寿命钾双离子电池》（Unlocking Fast Potassium Ion Kinetics: High-Rate and Long-lifePotassium Dual-ion Battery for Operation at -60℃）为题发表在《德国应用化学》（Angewandte Chemie）上，有望为新一代储能系统的双离子电池技术的发展与在极端场景应用提供新思路。

电动汽车、海底勘探和太空探索等领域的不断发展对极端环境下（小于-40℃）的储能系统提出巨大挑战。双离子电池具有的阴离子存储机制无需面临电荷转移过程中的高反应能垒，有望突破超低温等极端环境下的应用瓶颈。然而，双离子电池面临正负极反应速率不匹配问题，导致其无法发挥出最佳性能。

基于此，团队发现二维层状材料Ti3C2 MXene在相对室温（25℃）的低温环境下表现出更优异的倍率性能与循环稳定性，并将其作为负极与聚三苯胺正极组装成钾双离子全电池。研究表明，低温下电解液中钾离子与溶剂之间的相互作用增强，导致Ti3C2表面形成以有机物为主的固体电解质界面，促使Ti3C2回避了低温下具有高反应活化能垒的脱溶剂过程，加速了Ti3C2在该体系下的动力学行为。电化学测试结果表明，该钾双离子全电池在-60℃ 0.5 A/g循环20000次后的容量保持率为86.7%。该项工作克服了超低温环境下双离子电池性能衰减难题，为实现其实际应用开辟新途径。

哈工大为论文第一通讯单位。化工与化学学院2020级博士研究生夏洋为论文第一作者。化工与化学学院王振波教授、赵磊副教授、邓亮老师，华侨大学阙兰芳副教授，四川大学副研究员张千玉为论文共同通讯作者。化工与化学学院博士研究生姜云山、孙美岩，华侨大学副教授玉富达，深圳大学硕士研究生聂丹为论文共同作者。

论文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202406765

低温环境下钾双离子全电池的电化学性能测试