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可充電電池的市場正在迅速增長，但其所需的必要原材料卻是有限的。HZB和柏林洪堡大學的一個聯合研究小組借助鈉離子電池提供的一種替代方案研究了電解質溶液和電極材料的新組合，該研究已經發表在了Advanced Energy Materials上。

“鋰離子電池中的鋰離子儲存在電池的正極和負極，一方面，我們研究鈉離子，因為它們在食鹽中大量存在，另一方面，與鋰離子相反，我們將鈉離子與它們的溶劑殼(即分離兩個電極的電解液中的溶劑分子)儲存在一起。這使得實現全新的存儲反應成為可能。”洪堡大學和柏林亥姆霍爾茨中心于2020年聯合成立的研究小組“operando電池分析”的負責人菲利普·阿德爾赫爾姆(Philipp Adelhelm)教授解釋說。

當離子在晶格中帶有溶劑化殼層時，離子的儲存稱為共插層(co-intercalation)。目前，這一發現僅限于鈉離子電池的負極，現在研究人員已經成功地將這一概念擴展到電池的正極上。

該出版物的第一作者Guillermo A. Ferrero博士解釋說:“通過二硫化鈦和石墨，我們首次將兩種材料結合在一起，在電池充放電過程中吸收和釋放相同的溶劑。”通過在HZB的X射線核心實驗室進行的操作性測量，科學家們可以觀察到材料在充電和放電期間的變化。這幫助他們確定了電池內部的共插層機制。然后，他們利用這一新知識來開發具有兩個電極的電池，這兩個電極都依賴于溶劑分子可逆的共插層。

“我們仍然處于理解共插層電池意義的早期階段。但是我們可以設想到一些可能的優勢，”HZB的Katherine A. Mazzio博士解釋說，“共插過程可以提高效率，實現更好的低溫性能。它還可以提升替代電池概念，如使用多價離子代替對溶劑化殼層特別敏感的Li+或Na+存儲。”

該研究題為" Co-Intercalation Batteries (CoIBs): Role of TiS2 as Electrode for Storing Solvated Na Ions"，已發表在Advanced Energy Materials上。主要作者為Guillermo A. Ferrero博士。

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參考資料：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202202377

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標簽： 共插電池