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有读书笔记Copper hexacyanoferrate battery electrodes with long cycle life and high power

唐唐 添加于 2011-11-30 04:48 | 2018 次阅读 | 0 个评论

  •  作 者

    Wessells CD, Huggins RA, Cui Y

  •  摘 要

    Short-term transients, including those related to wind and solar sources, present challenges to the electrical grid. Stationary energy storage systems that can operate for many cycles, at high power, with high round-trip energy efficiency, and at low cost are required. Existing energy storage technologies cannot satisfy these requirements. Here we show that crystalline nanoparticles of copper hexacyanoferrate, which has an ultra-low strain open framework structure, can be operated as a battery electrode in inexpensive aqueous electrolytes. After 40,000 deep discharge cycles at a 17 C rate, 83% of the original capacity of copper hexacyanoferrate is retained. Even at a very high cycling rate of 83 C, two thirds of its maximum discharge capacity is observed. At modest current densities, round-trip energy efficiencies of 99% can be achieved. The low-cost, scalable, room-temperature co-precipitation synthesis and excellent electrode performance of copper hexacyanoferrate make it attractive for large-scale energy storage systems.

  •  详细资料

    • 文献种类: Journal Article
    • 期刊名称: Nature Communications
    • 期刊缩写: Nat Comms
    • 期卷页: 2011年  第2卷 550页
    • ISBN: 2041-1723

  • 学科领域 工程技术 » 材料科学

  •  所属群组

    工程学综合  

  • 相关链接 DOI URL 

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    纳米结构新电极可充电4万次
    据美国物理学家组织网11月22日报道，斯坦福大学的研究人员利用纳米技术开发出一种电池阴极，可反复充电4万次，且电池容量损耗不大。相关论文发表在22日《自然—通讯》杂志上。
     
    新能源技术的不断进步，使得能源行业对电池的需求不断增加。可大量快速充放电的电池不仅能够适应电力需求的周期性波动，还可以存储太阳能、风能等间歇性能源。然而，目前的电池技术要么过于昂贵，要么充电次数不足以满足实际的需要。
     
    由于电网电池需要的是大型储能电池，因此新电极采用了价格低廉、自然储量丰富的物质。电极 由铜及铁基纳米材料构成，使用水性硝酸钾电解液，充放电时，钾离子在电极间移动。研究人员首先用铜替代普鲁士蓝（亚铁氰化铁）的一半铁，然后将新化合物制 成纳米晶体，覆盖在布状的碳基质上，最后将其浸入到硝酸钾电解质溶液中。研究表明，新电极充电4万次后，其电池容量依然可以保持83%。目前，铅酸电池可 充电数百次；锂电池可充电1000次左右。
     
    新电极也存在弱点，其充电容量相对较低，为60毫安时，而锰氧化物阴极的充电容量为100 毫安时。此外，以铜替代铁也会相对提高电极的成本。对于电网而言，重要的是充放电的能源价格，新电极可充电上万次，可能会在充放电的能源价格上占据一定的 优势。如果其充放电的能源价格低于钠硫电池，无疑将成为大赢家。此外，能源效率也十分关键，现在还不清楚新电极在充电时有多少能源损耗。
     
    研究人员表示，该成果向制造新型低成本电池，使电网能够储存大量电能迈出了重要的一步。目前他们正在调制电池阳极，并着手开发电池原型。（来源：科技日报 何屹）
     
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