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新材料技术

可反复充放电的二次电池具有循环寿命长、能量密度和功率密度适宜、无记忆效应等优点，广泛应用于便携式电子产品、交通、通信、国防等领域，是新能源体系的重要组成部分。通常，构建二次电池的负极材料主要包括碳材料、硅基材料、金属氧化物与硫化物等。由于考虑到价格、稳定性与安全性等各方面因素，工业界还是以碳材料为主。该项目研发团队从废弃虾壳或蟹壳中提取甲壳素，经过简单的工艺处理，得到一种新型的碳材料，并成功用其制作成电池负极材料，具有制备方法简单、价格低廉、比容量高、循环寿命长等诸多特点。

该项目团队通过生物质甲壳素制备出的电池负极材料，具有纤维状结构，大的比表面积和丰富的离子扩散路径，同时其自身包含的氮元素能进一步提高材料的导电性和比容量。当前，传统碳材料的比容量约为400 mAh/g ,新型碳材料如石墨烯的比容量主要集中在400-600 mAh/g之间，基于甲壳素的新型碳材料比容量在500-800 mAh/g之间，高于目前的传统碳材料和石墨烯，价格远低于石墨烯材料。原材料价格非常低廉，废弃虾壳蟹壳等几乎免费，来源广泛，在材料加工过程中无需复杂昂贵的设备，制备过程快速简单。低廉的价格和简单的工艺使该类新型碳材料能大规模工业化生产，最终产物约120元/千克。目前已经开发出了基于甲壳素的二次电池负极材料成熟的制备方法，并验证了该类材料在储锂储钠储钾方面具有良好的性能。在实际全电池中的应用中，将普鲁士蓝作为正极，该材料为负极，组装成全电池，结果表明，2个串联的电池能驱动一个小型的电风扇，展示了潜在的应用前景。

北航工研院相关研发团队，已获国家发明专利1项。

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