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“无氟”电池材料!利用氢簇的新型钙离子电池用电解质开发成功,加速下一代电池的开发

要点

●开发利用氢簇的新型钙离子电池用电解质 ●全球首次成功制备出兼具高离子传导率、高电化学稳定性和无氟的钙电解液 ●证明了使用这种电解液的钙离子电池在室温下可以稳定运行 ●期待使用储量丰富钙加速电池开发

概要

在引入可再生能源和发展电动汽车以实现可持续社会的背景下,能够代替电池容量已接近理论极限的锂离子电池的高性能蓄电装置的开发迫在眉睫。

在本研究中,研究小组着眼于储量丰富的钙元素,开发出一种含有由氢和硼形成的氢簇的络合物氢化物作为钙离子电池用新型电解质,并发现其具有高传导率。

此外,为了将该电解质应用于钙离子电池,通过混合两种溶媒,成功将这种钙络合物氢化物以高浓度溶解在溶媒中。所得到的电解液具有“高离子传导率”以及相对于负极和正极的“高电化学稳定性”,同时还具有提高钙离子电池寿命的优势,可以说是世界上第一种“无氟”电池材料。

研究背景

在引入可再生能源和发展电动汽车以实现可持续社会的背景下,高性能蓄电装置的开发迫在眉睫。目前,性能最高的蓄电设备是锂离子电池,但其电池容量已经接近理论极限值,上升空间有限。另外,锂离子电池使用锂和钴等稀有金属,因此还存在资源和成本等方面的课题。钙是地壳中储量排第五位的元素,资源丰富,其金属电极具有较低的氧化还原电位(-2.84V,标准氢电极基准)和高体积容量(2033mAh mL-1),从资源储量和电池容量的角度来看,有望成为下一代蓄电设备的材料。因此,以钙金属为负极的蓄电池——钙离子电池(或钙金属蓄电池)被寄予厚望。

电解质(固体电解质或电解液)是钙离子电池开发中的瓶颈,需要开发一种具备高传导率和高电化学稳定性(即,在还原性高的钙金属电极上有稳定的钙溶解析出特性和宽电位窗口)的电解质。为此,采用具有优异的耐还原性和耐酸化性,同时对钙离子进行弱相互作用的弱配位阴离子是有效的。

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