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时间：2022-06-06 10:11:36来源：
东北大学的科学家们开发了一种基于氢(单碳硼烷)簇的新型无氟钙(Ca)电解质，该电解质有可能实现可充电钙电池。
研究人员表示，这种新材料是通过设计具有弱配位阴离子和混合溶剂的 Ca 阳离子的配位结构而实现的，显示出显着改善的电化学性能，例如高电导率和高电化学稳定性。
当前的锂离子(Li-ion)电池有一些缺点。他们正在接近理论能量密度和成本的需求极限，而锂自然并不丰富。
然而，钙是地壳中第五丰富的元素，其金属阳极具有低还原电位(-2.87 V 与标准氢电极 (SHE) 相比)和 2072 mAh cm-3的体积容量，使其具有可比的电池电压和能量密度与 Li 相比。因此，钙电池具有成本效益并具有高电池性能，使其成为锂电池的合适替代品。
尽管如此，由于缺乏具有还原/氧化稳定性和高离子电导率的合适电解质，在实现钙电池之前仍然存在许多挑战。此外，对于实际的 Ca 电解质来说，实现无氟系统是理想的，因为含氟电解质本质上会在电极上诱导 CaF2形成，这会阻碍 Ca 扩散以及 Ca 电镀和剥离过程。
由日本高级材料研究所 (AIMR) 的 Kazuaki Kisu 和 Shin-ichi Orimo 领导的东北大学研究小组利用了氢簇阴离子，因为它具有高还原和氧化稳定性，可以提供宽的电位窗口和对锂、钠和镁等金属负极表现出优异的稳定性。
“尚未提出将氢簇结合到 Ca 电解质中的设计，”Kisu 说。“我们很高兴这适用于 Ca 电池。”
该团队还包括来自材料研究所的 Kim Sangryun 以及来自洛桑联邦理工学院 (EPFL) 的 Kun Zhao 和 Andreas Züttel，他们是东北大学材料科学核心研究集群的一部分，他们设想这种新型 Ca 电解质具有强大的电化学性能成为钙电池的突破口。
“我们希望开发一种基于与钙电池兼容的复杂氢化物的有前途的电解质候选物，这将为探索其他相关的复杂氢化物化合物(如多价电解质)创造未来的机会，”Kisu 补充道。
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