近日，中國科學院深圳先進技術研究院功能薄膜材料研究中心研究員唐永炳及其團隊聯(lián)合清華—伯克利深圳學院、中科院金屬研究所沈陽材料科學國家研究中心研究員成會明，研發(fā)出一種高性能的鈣離子電池。他們通過對電池結構的創(chuàng)新，使鈣離子電池具有全新的電化學反應機理，并實現(xiàn)了室溫下穩(wěn)定的充放電反應。相關研究結果在線發(fā)表于《自然—化學》。

在堿土金屬元素中，鈣具有極化低、標準電極電勢與鋰接近、離子為+2價(帶電荷數(shù)目為鋰離子的兩倍)、儲量豐富、成本較低的優(yōu)點。因此，鈣離子電池具有成為高效低成本儲能電池的潛力。

2016年，科研人員研發(fā)出了一種新型鈣離子液態(tài)電池，其工作電壓雖然不高(<1V)，但在高溫下(550~700℃)但表現(xiàn)出良好的循環(huán)穩(wěn)定性。科研人員雖然在室溫下未發(fā)現(xiàn)鈣離子的可逆氧化還原反應，但在75~100℃下發(fā)現(xiàn)鈣離子在碳酸酯類電解液中能在鈣負極表面發(fā)生可逆沉積反應，并且在100℃下能循環(huán)30周以上。但要想使鈣離子電池具有實用價值，其工作溫度還須降低到室溫，需要找到能實現(xiàn)可逆鈣離子嵌入/脫出的正負極材料并提高其電化學性能，包括室溫循環(huán)特性、倍率特性和工作電壓(目前<2V)。

研究人員提出了一種新型的鈣離子電池，以錫箔作為負極與鈣離子發(fā)生可逆合金化反應，同時采用活性材料與集流體的一體化設計;以石墨作為正極實現(xiàn)陰離子的可逆插層/脫嵌反應;以溶有六氟磷酸鈣、具有5V耐高壓特性的碳酸酯類溶劑為電解液。該鈣離子電池具有優(yōu)異的電化學性能，平均放電中壓高達4.45V，在室溫下循環(huán)350圈后的容量保持率大于95%。