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2018/12/16 汉阳新闻 > 学术 > 이달의연구자

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[本月研究者]宣良国教授(能源工程系)

实现新概念能源储存装置。

글로벌뉴스팀

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http://www.hanyang.ac.kr/surl/6yZp

内容
    由于重的问题,能源存装置()开发全世界热议的话题。“离子便携式品和电动的主要储存能源被使用。但是,由于使用量的增加预计今后的普及率及价格急速上升,开发代替的新能源存装置迫在眉睫在宣良国(能源工程系)组继”之后,正在利用“钾离子”材料行新能源存装置合成方法的实验

新能源储存装置“钾离子电池”

    宣良国教授(能源工程系)和黄长渊博士(能源工程系)正在研究的“钾离子电池”由含有钾离子的高电位氧化物基础负极、传递钾离子的非用水液系电解质和隔离膜构成。钾具有丰富的埋藏量和较低的还原电位特性。与使用锂时的充电机制相似,是目前普遍使用的锂离子电池相比性能更好的替代物,被认为是最有希望的候选产品。

 
 ▲宣良国教授研究组开发的正极材料“K0.69CrO2”和现有文献中报告的钾离子电池正极材料之间的充/放电性能比较。被开发的材料与现有的材料相比,具有更高的充/放电次数。

    但是与锂相比,相对较大的钾离子的大小(Li : 0.76 Å VS K : 1. 1.38 Å)使得正极材料很难合成,因此很难引起电化学反应。从元素周期表上来看,碱性按照锂、钠、钾的顺序下降,随之离子的大小增加。随着体积和重量的增加,在电池内很难储存离子,因此发出的能量也会减少。另外,因为在空气中对水或氧反应性高,所以更难合成。 该特性在充电和放电的持续,材料上也会受到损害。因此,钾离子电池用正极材料的开发也一直受到限制。但是宣教授认为,只要克服这些限制,就能大幅提高电池的能源量。

 
              ▲宣良国教授(能源工程系)的研究领域是钠离子电池和钾酸离子电池。与资源量有限的锂离子电池不同,
              钠和
钾储量丰富,很有可能被用作锂的替代剂。 (照片由宣良国教授提供)

通过结合开发卓越的材料(K0.69CrO2

    宣教授表示:“用钾组成的电池性能不太好”,“实际上可以使用的好性能的电池是通过钠与钾的结合而成的”。虽然对结合进行了多种接触,但这依然主要停留在对理论的依存,即使将素材与实验性结合,也会带来不少困难。因此,宣教授研究组决定使用比钾相对反应性较低的铝制原正极材料。该合成法使用电化学离子交换电池,正极使用钠离子电池用正极,在阴极中使用钾金属以电化学方式去除阳极材料中的所有钠离子,并代之以插入钾离子。
 
    实际上,通过这种方法合成的以“钾”为基础的正极材料(K0.69CrO2)在结构上非常稳定,可以使用1000次。该正极材料的优点是,在初期发出的容量达65%的优秀寿命维持率和12分钟内高速充/放电。宣教授表示:“从开发正极材料的角度来看,研究的目标是更有效地储存钾离子,在充电时结构不会受损。”

 
▲宣良国教授与研究人员一起,正在对钾离子电池进行持续研究。 (照片由宣良国教授提供)

    能源工程系研究组为今后开发钾正极材料奠定了新的基础。宣教授在理论上研究的领域在实验上表现出了可能性。使用钾离子电池所具有的材料,提出了解决多种构件的新素材合成法。 宣教授补充说:“现在虽然使用了将铬(Chromium)作为转移金属的材料,但该合成法已被开发用于结合除铬以外的任何转移金属,使其得以使用”,“通过经过验证的合成法,今后可以提供更多有关开发钾离子电池用正极材料的可能性和信息的研究”。



 
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