低溫環(huán)境下鉀雙離子全電池的電化學(xué)性能測試 圖片來源：哈爾濱工業(yè)大學(xué) 

來自哈爾濱工業(yè)大學(xué)的消息顯示，近日，哈爾濱工業(yè)大學(xué)化工與化學(xué)學(xué)院王振波教授團(tuán)隊在低溫雙離子電池負(fù)極材料研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，開發(fā)出可在-60℃工作的雙離子電池負(fù)極材料。相關(guān)研究以《解鎖快速鉀離子動力學(xué)：可在-60℃下工作的高倍率長壽命鉀雙離子電池》為題發(fā)表在《德國應(yīng)用化學(xué)》上，有望為新一代儲能系統(tǒng)的雙離子電池技術(shù)的發(fā)展與在極端場景應(yīng)用提供新思路。

電動汽車、海底勘探和太空探索等領(lǐng)域的不斷發(fā)展對極端環(huán)境下（小于-40℃）的儲能系統(tǒng)提出巨大挑戰(zhàn)。

雙離子電池具有的陰離子存儲機(jī)制無需面臨電荷轉(zhuǎn)移過程中的高反應(yīng)能壘，有望突破超低溫等極端環(huán)境下的應(yīng)用瓶頸。然而，雙離子電池面臨正負(fù)極反應(yīng)速率不匹配問題，導(dǎo)致其無法發(fā)揮出最佳性能。

基于此，團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)二維層狀材料Ti3C2 MXene在相對室溫（25℃）的低溫環(huán)境下表現(xiàn)出更優(yōu)異的倍率性能與循環(huán)穩(wěn)定性，并將其作為負(fù)極與聚三苯胺正極組裝成鉀雙離子全電池。研究表明，低溫下電解液中鉀離子與溶劑之間的相互作用增強(qiáng)，導(dǎo)致Ti3C2表面形成以有機(jī)物為主的固體電解質(zhì)界面，促使Ti3C2回避了低溫下具有高反應(yīng)活化能壘的脫溶劑過程，加速了Ti3C2在該體系下的動力學(xué)行為。

電化學(xué)測試結(jié)果表明，該鉀雙離子全電池在-60℃ 0.5 A/g循環(huán)20000次后的容量保持率為86.7%。該項工作克服了超低溫環(huán)境下雙離子電池性能衰減難題，為實(shí)現(xiàn)其實(shí)際應(yīng)用開辟新途徑。