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隊的實驗數(shù)據(jù)。丁寧寧攝

“電量低于80%不敢出門?！彪S著大屏智能手機普及，許多人患上了這種“電池焦慮癥”。于是，近年來，充電寶日漸成為手機的最佳拍檔。然而，有人卻力圖改變智能手機依賴充電寶的局面。

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隊成功研發(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。

一年時間發(fā)表多項突破性研究成果

這些碩果的背后，是唐永炳和團隊成員一天工作14個小時，把一年的時間當(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月團隊首次發(fā)現(xiàn)雙離子電池技術(shù)后，圍繞該技術(shù)各項性能做出優(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報記者娓娓道來。

就在一年前，團隊發(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)媒體評選為“2016年電池領(lǐng)域的十大黑科技”之一。

這一年來，團隊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)團隊兵分三路與時間和自己賽跑。在新的雙離子電池技術(shù)方面，他們攻堅克難改善鋁箔負(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”。通過對鋁箔負(fù)極進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計和界面調(diào)控，有效解決了廉價金屬負(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)化奠定了非常堅實的基礎(chǔ)。

與此同時，團隊還從產(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)計的思路與雙離子電池的優(yōu)點相結(jié)合，并將該設(shè)計思路引入其他堿金屬離子體系，分別研發(fā)出“基于廉價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，則是唐永炳和團隊成員一天工作14個小時，把一年的時間當(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，機會可能會轉(zhuǎn)瞬即逝?！碧朴辣@樣告訴記者。他們已將多項技術(shù)申請發(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？