中科院唐永炳&欧学武最新Angew.：钙离子电池“浓缩电解质”|唐永炳|电化学|电解液|电解质|钙离子

通讯作者：欧学武；唐永炳

通讯单位：中国科学院深圳先进技术研究院

由于钙(Ca)的丰度大、氧化还原电位低和多价特性，钙离子电池(CIBs)具有广阔的储能应用前景。然而，目前由于缺乏合适的电解质和电极材料，对CIBs的研究面临着循环稳定性和容量不理想的挑战。

因此，中国科学院深圳先进技术研究院唐永炳研究员和欧学武通过研究不同电解质组分的匹配关系，首次开发了3.5 m Ca(FSI)2盐在碳酸盐溶剂中完全溶解的电解质体系，其氧化稳定性明显增强，阴离子(FSI−)插层性能以及有机阳极中可逆Ca2+的存储明显改善。

图1. Ca(FSI)2电解液的电化学试验。

相关工作以“Concentrated Electrolyte for High-performance Ca-ion Battery based on Organic Anode and Graphite Cathode”为题发表在Angewandte Chemie International Edition上。

图2. 交流||石墨阴极的电化学试验。

要点1.研究人员首次以双氟磺酰亚胺钙(Ca(FSI)2)盐为原料，在碳酸盐溶剂中制备了3.5 m浓度的电解液。

要点2.该电解质显著提高了负离子在石墨阴极的插层能力，促进了Ca2+在有机负极的可逆插入。

要点3.将这种浓缩电解质与低成本、环保的石墨正极和有机物负极(3,4,9,10 -苝四羧基二酐(PTCDA))相结合，组装的Ca-DIB电池在100 mA g-1时的比放电容量为75.4 mAh g-1, 350次循环后的容量保持率为84.7%，是CIBs的最佳性能之一。

图3. PTCDA作为Ca-DIB阳极的表征。

图4. PTCDA||石墨Ca-DIB全电池的性能。

链接：

https://doi.org/10.1002/anie.202116668

唐永炳，中国科学院深圳先进技术研究院研究员，博士生导师，中心主任，国家优秀青年基金获得者，国家杰出青年基金获得者，广东省创新领军人才、广东省工程中心主任、深圳市工程实验室主任等。主要从事新型储能材料及器件、功能薄膜材料的研发与应用研究。主持国家自然基金、军委科技委、中科院项目等科研项目20余项。

已发表论文190余篇，其中影响因子＞10论文86篇，H-index=59，总引>8935，27篇入选全球Top 1% ESI高被引论文，5篇入选热点论文（前1‰）。第一及通讯作者代表性论文发表于Nat. Chem.,Nat.Commun., Adv. Mater.，Angew Chem., Adv. Energy Mater.，Natl. Sci. Rev.，Nano Lett.，ACS Nano，Adv. Funct. Mater.等材料及能源领域知名国际期刊，其中15篇被选为封面文章。申请专利418项，其中，中国发明专利269项，美国欧盟日韩专利12项，申请PCT专利52项。授权专利共169项。其中26项发明专利依托单位作价6518万实现了转移转化，相关产品已通过第三方权威机构的检测和用户实测,已进入市场推广和销售阶段。研发的“柔性超快充放电池”被第十九届高交会专家委员会从1000个推荐产品中评为“十大人气产品奖”和“优秀产品奖”。

欧学武，研究助理。2017年获得香港科技大学化工与生物分子工程系博士学位。主要从事基于石墨烯和新型层状结构纳米材料的制备及其在超级电容器和锂硫电池领域的应用；采用DFT模拟的手段，研究电极材料的能带结构，材料表面锂离子的迁移和相关的电化学反应过程，近年来已发表SCI论文10余篇。2018年3月加入中科院深圳先进技术研究院，

主要研究方向：（1）新型双离子电池负极材料的制备以及电化学性能的测试：（2）高浓度电解液体系的研究；（3）DFT计算模拟用于储能材料性质的研究。

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