Dual-ion batterijen (DIB's), waarbij zowel kationen als anionen betrokken zijn bij de elektrochemische redoxreactie, een veelbelovende kandidaat vormen om te voldoen aan de goedkope eisen van commerciële toepassingen. In vergelijking met conventionele lithium-ionbatterijen (LIB's), ze hebben voordelen zoals een hoge werkspanning, uitstekende veiligheid, en milieuvriendelijkheid.

Een onderzoeksteam onder leiding van Prof. Tang Yongbing en Dr. Zhou Xiaolong van de Shenzhen Institutes of Advanced Technology (SIAT) van de Chinese Academie van Wetenschappen, heeft samen met andere medewerkers gezamenlijk een uitgenodigd overzichtsartikel gepubliceerd met de titel "Beyond Conventional Batteries:Strategies into Low- Kosten Dual-Ion-batterijen met hoge prestaties" in Angewandte Chemie .

DIB's hebben wereldwijd de aandacht getrokken vanwege hun hoge werkspanning, goedkoop, gemakkelijk te recyclen, en lage milieu-impact, enz. Echter, vanwege de verdichtingsdichtheid van grafiet en de beperking van de theoretische capaciteit, de traditionele dubbele koolstofstructuur van DIB's heeft een lage energiedichtheid.

in 2016, De groep van prof. TANG ontwierp een nieuwe aluminium-grafiet DIB die het idee van de integratie van de elektroden realiseerde. Het gebruikte aluminiumfolie, die goedkoop en milieuvriendelijk is, als het actieve materiaal van de kathode en de huidige collector tegelijkertijd, en grafiet als anodemateriaal om een ​​nieuw aluminium-grafiet DIB-systeem te bouwen met een hoog rendement en lage kosten.

Het anion en de kathode zijn als de koeherder en het weversmeisje, twee geliefden in een Chinees sprookje, die elkaar maar één keer per jaar kunnen ontmoeten op een eksterbrug in de lucht:de twee geliefden worden gescheiden door de enorme Melkweg (elektrolyten), maar met behulp van de eksterbrug (ionkanaal), ze ontmoeten elkaar (ontlading), en dan terugkeren naar hun eigen plaatsen (tegen betaling). Deze cyclus herhaalt zich continu.

De belangrijkste verschillen tussen DIB's en LIB's kunnen als volgt worden samengevat:Het anion intercaleert tijdens het opladen in de kathode, wat leidt tot zowel het verschillende elektrochemische energieopslagmechanisme als de hoge werkspanning. Omdat de anionen afkomstig zijn van elektrolyten, de elektrolyten worden ook beschouwd als actieve materialen in DIB's; daarom, in het laad-ontlaadproces, anionen en kationen worden gescheiden en herenigd in de elektrolyt.

Het team breidde ook het nieuwe idee van geïntegreerd ontwerp uit naar het overvloedige alkali (aardalkali) metaal-ion batterijsysteem. Ze hebben met succes een milieuvriendelijke en goedkope op natrium gebaseerde DIB ontwikkeld - de op kalium-ionen gebaseerde DIB - en de calcium-ionbatterij met hoge werkspanning op kamertemperatuur. daarmee een zeer solide basis leggen voor de industriële toepassing van dergelijke geïntegreerde technologie.