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可充电电池的市场正在迅速增长，但其所需的必要原材料却是有限的。HZB和柏林洪堡大学的一个联合研究小组借助钠离子电池提供的一种替代方案研究了电解质溶液和电极材料的新组合，该研究已经发表在了Advanced Energy Materials上。

“锂离子电池中的锂离子储存在电池的正极和负极，一方面，我们研究钠离子，因为它们在食盐中大量存在，另一方面，与锂离子相反，我们将钠离子与它们的溶剂壳(即分离两个电极的电解液中的溶剂分子)储存在一起。这使得实现全新的存储反应成为可能。”洪堡大学和柏林亥姆霍尔茨中心于2020年联合成立的研究小组“operando电池分析”的负责人菲利普·阿德尔赫尔姆(Philipp Adelhelm)教授解释说。

当离子在晶格中带有溶剂化壳层时，离子的储存称为共插层(co-intercalation)。目前，这一发现仅限于钠离子电池的负极，现在研究人员已经成功地将这一概念扩展到电池的正极上。

该出版物的第一作者Guillermo A. Ferrero博士解释说:“通过二硫化钛和石墨，我们首次将两种材料结合在一起，在电池充放电过程中吸收和释放相同的溶剂。”通过在HZB的X射线核心实验室进行的操作性测量，科学家们可以观察到材料在充电和放电期间的变化。这帮助他们确定了电池内部的共插层机制。然后，他们利用这一新知识来开发具有两个电极的电池，这两个电极都依赖于溶剂分子可逆的共插层。

“我们仍然处于理解共插层电池意义的早期阶段。但是我们可以设想到一些可能的优势，”HZB的Katherine A. Mazzio博士解释说，“共插过程可以提高效率，实现更好的低温性能。它还可以提升替代电池概念，如使用多价离子代替对溶剂化壳层特别敏感的Li+或Na+存储。”

该研究题为" Co-Intercalation Batteries (CoIBs): Role of TiS2 as Electrode for Storing Solvated Na Ions"，已发表在Advanced Energy Materials上。主要作者为Guillermo A. Ferrero博士。

前瞻经济学人APP资讯组

参考资料：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202202377

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