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近日，中國科學院深圳先進技術研究院材料所(籌)在新型高性能鉀離子電池的負極材料研究方面取得新進展。他們基于大量的計算模擬數據指出，苯乙烯材料在用作鉀離子電池負極材料時具有非常高的理論比容量和非常小的體積膨脹。
因為在成本和環境等方面的優勢，鉀離子電池被認為是鋰離子電池的最佳替代者之一，從而被廣泛研究;然而在負極材料端，因為鉀具有比鋰大的離子半徑，使得常用的石墨、硅和微納多孔等負極材料在嵌鉀時負極端膨脹過大從而導致儲鉀容量過低的問題。
為解決上述問題，深圳先進院博士鐘國華與其合作者基于高通量計算、第一性原理材料設計，提出了用苯乙烯材料用作鉀離子電池負極材料的想法。研究人員在由苯乙烯構成的多孔或層狀晶體材料中嵌入/脫出鉀離子，研究整個靜態和動態過程。大量數據結果指明，在苯乙烯類材料中嵌入鉀離子，理論比容量可高達700mAh/g以上，且在嵌入/脫出鉀離子的過程中，材料的體積膨脹率小于50%。另外，該材料也具有較好的導電性和較小的開路電壓，使之提供較大電壓窗口。這些數據表明苯乙烯比石墨等材料在儲鉀和安全性等方面更具優勢，是一類非常有前景的鉀離子電池負極材料。(中國化工報 供稿 作者 仲科）
中國化工報社
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