隨著便攜式電子設(shè)備和電動(dòng)交通工具市場(chǎng)的快速開展，人們關(guān)于高能量密度、低本錢二次電池的需求日益火急?，F(xiàn)在，商用鋰離子電池多選用石墨類負(fù)極資料，其理論比容量?jī)H為372 mAh g-1，且壓實(shí)密度較低，限制了鋰離子電池能量密度的進(jìn)一步提升。通過(guò)與鋰離子的合金化/去合金化反響，金屬負(fù)極一般具有更大的比容量，有望取得更高的能量密度。以金屬鋁為例，其理論比容量高達(dá)2234 mAh g-1（Li9Al4），且儲(chǔ)量豐厚，價(jià)格低廉。但是，鋁負(fù)極在電池反響進(jìn)程中會(huì)產(chǎn)生一定的體積脹大，然后影響電池的循環(huán)穩(wěn)定性。為了改善這一現(xiàn)狀，研討工作者對(duì)金屬負(fù)極采取了納米結(jié)構(gòu)規(guī)劃、合金構(gòu)建、復(fù)合資料構(gòu)建等多種潤(rùn)飾辦法。但是，根據(jù)電池結(jié)構(gòu)方面的改善戰(zhàn)略還鮮有報(bào)導(dǎo)。
根據(jù)上述考慮，唐永炳及其團(tuán)隊(duì)成員張松全、王蒙、周志明等成功研發(fā)出了一種具有集流體、負(fù)極活性資料、隔閡三重功用的多功用電極，并將其使用于新式高效、低本錢的雙離子電池。該電極包括三維多孔聚合物層與具有圖畫的金屬鋁箔層兩大組成部分，此結(jié)構(gòu)規(guī)劃可使一體化電極取得優(yōu)異的吸液、保液才能，并可有用緩解金屬負(fù)極在電化學(xué)反響進(jìn)程中的體積改變及開裂粉化問(wèn)題。此外，多功用電極規(guī)劃還有用提升了負(fù)極活性資料占比，簡(jiǎn)化了電池制作工序，降低了制作本錢。根據(jù)多功用電極資料的雙離子電池展現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能：如高工作電壓（均勻放電電壓可達(dá)4.2 V），長(zhǎng)循環(huán)性能（1000次循環(huán)，容量堅(jiān)持率為92.4%），高能量密度（在10 C充放電速率下能量密度高達(dá)158 Wh kg-1）。該研討成果對(duì)高容量、低本錢金屬負(fù)極的開發(fā)具有指導(dǎo)意義，有望促進(jìn)根據(jù)金屬負(fù)極的二次鋰離子電池的產(chǎn)業(yè)化使用。
