唐永炳在中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院集成所功能薄膜材料研究中心分析團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。丁寧寧攝

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近日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院集成所功能薄膜材料研究中心唐永炳研究員及其團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)出一種新型高性能、低成本的鉀型雙離子電池技術(shù)，該成果日前在線發(fā)表于國際材料著名期刊《先進(jìn)材料》上。

一年時(shí)間發(fā)表多項(xiàng)突破性研究成果

這些碩果的背后，是唐永炳和團(tuán)隊(duì)成員一天工作14個(gè)小時(shí)，把一年的時(shí)間當(dāng)作兩年來用才有的突破……

“這一次我們發(fā)現(xiàn)鉀離子電池技術(shù)，是2016年3月團(tuán)隊(duì)首次發(fā)現(xiàn)雙離子電池技術(shù)后，圍繞該技術(shù)各項(xiàng)性能做出優(yōu)化和繼續(xù)前瞻布局的結(jié)果。”外表干練的唐永炳向科技日?qǐng)?bào)記者娓娓道來。

就在一年前，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)的重要科研成果“一種新型高能量密度鋁—石墨雙離子電池”。該成果成為能源材料領(lǐng)域著名期刊《先進(jìn)能源材料》2016年度瀏覽量最多論文，并被新材料領(lǐng)域的專業(yè)媒體評(píng)選為“2016年電池領(lǐng)域的十大黑科技”之一。

這一年來，團(tuán)隊(duì)成果又有什么新突破？為什么引來如此多的關(guān)注？自從發(fā)現(xiàn)了新型鋁—石墨雙離子電池技術(shù)后，唐永炳指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)兵分三路與時(shí)間和自己賽跑。在新的雙離子電池技術(shù)方面，他們攻堅(jiān)克難改善鋁箔負(fù)極在充放電過程中的體積變化的問題。近一年的時(shí)間，研發(fā)出“碳包覆多孔鋁箔負(fù)極材料”和“高性能中空界面微結(jié)構(gòu)新型鋁負(fù)極材料”。通過對(duì)鋁箔負(fù)極進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和界面調(diào)控，有效解決了廉價(jià)金屬負(fù)極材料在充放電過程中的體積膨脹、循環(huán)性能差的問題，為產(chǎn)業(yè)化奠定了非常堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

與此同時(shí)，團(tuán)隊(duì)還從產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的角度出發(fā)，在不改變現(xiàn)有鋰電池正極材料的情況下，研發(fā)出“具有普適性的鋁箔負(fù)極/集流體一體化設(shè)計(jì)的新型高效低成本鋰電技術(shù)”，不僅可以有效降低電池自重和體積，顯著提高質(zhì)量和體積能量密度，而且大大降低了生產(chǎn)制造成本，同時(shí)具有廣泛的普適性。

另一條路，則是繼續(xù)在可應(yīng)用的基礎(chǔ)研究領(lǐng)域進(jìn)行前瞻布局，他們將活性材料/集流體一體化設(shè)計(jì)的思路與雙離子電池的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合，并將該設(shè)計(jì)思路引入其他堿金屬離子體系，分別研發(fā)出“基于廉價(jià)鈉離子電解液的新型高效雙離子電池技術(shù)”和“新型高效低成本鉀離子電池技術(shù)”使得基于低成本堿金屬離子的二次電池體系受到廣泛關(guān)注。這些研究成果已收錄在國際材料著名期刊《先進(jìn)材料》和《先進(jìn)能源材料》上。而這些碩果的背后，則是唐永炳和團(tuán)隊(duì)成員一天工作14個(gè)小時(shí)，把一年的時(shí)間當(dāng)作兩年來用才有的突破。

“科學(xué)研究永無止境，不進(jìn)則退。我們有了前期基礎(chǔ)，如果不著眼未來，加快布局，機(jī)會(huì)可能會(huì)轉(zhuǎn)瞬即逝?！碧朴辣@樣告訴記者。他們已將多項(xiàng)技術(shù)申請(qǐng)發(fā)明專利和國際專利，以備產(chǎn)業(yè)化布局。

這一系列的新技術(shù)是怎樣破土而出？是否有產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用前景呢？