鋅離子電池研究取得突破！

來源：發(fā)布時間：2024-09-09

近日，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院固體物理研究所能源材料與器件制造研究部胡林華研究員團(tuán)隊在水系鋅離子電池研究中取得突破性進(jìn)展，團(tuán)隊提出一種全新的策略，可以極大地提升電池充放電可逆性和循環(huán)穩(wěn)定性能。相關(guān)研究發(fā)表在國際期刊《Energy Storage Materials》上。

與傳統(tǒng)鋰電池相比，使用水基電解液的水系鋅離子電池不僅降低了起火的風(fēng)險，也減少了對環(huán)境的潛在威脅，同時制備過程不需要復(fù)雜的密封技術(shù)和無氧無水環(huán)境，在安全和環(huán)保兩方面具有明顯的優(yōu)勢。但是，水系鋅離子電池在商業(yè)化應(yīng)用上仍然面臨著諸多難題，其中一個嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)就是枝晶生長。枝晶是以樹枝狀形式生長的晶體，它們就像冬天里尖銳的冰錐，不僅“攻擊性”強(qiáng)，還可能刺穿電池的“心臟”，使得正負(fù)極直接連接，引發(fā)電池短路失效。控制枝晶生長是延長電池壽命的關(guān)鍵因素。

針對這一難題，該團(tuán)隊的策略是利用一種名為“比較高占據(jù)分子軌道（HOMO）能級”的分子特性，來篩選出能夠穩(wěn)定鋅負(fù)極用的非**性陰離子型表面活性劑作為電解液添加劑。他們就像是在為電池尋找合適的“保護(hù)劑”，以此來抑制鋅枝晶的生長。

結(jié)合理論計算和實驗研究，他們發(fā)現(xiàn)使用十二烷基苯磺酸鈉（SDBS）作為添加劑能夠滿足“保護(hù)劑”的要求。這種化學(xué)物質(zhì)是工業(yè)上廣泛應(yīng)用的清潔劑、乳化劑等，還是日常生活中洗衣粉、洗潔精的主要去污成分之一。在實驗中，該添加劑的使用***提升了電池的循環(huán)特性，穩(wěn)定性（電池的循環(huán)次數(shù)）提升了30倍，平均庫倫效率（鋅沉積/剝離的可逆性）也達(dá)到了98.15%，極大地延長了電池壽命、提高了電池性能。

水系鋅離子電池是一種具有巨大前景的儲能系統(tǒng)，未來有望在削峰填谷、風(fēng)光電配儲、飛行器電源等領(lǐng)域落地應(yīng)用。

標(biāo)簽：鋅離子電池新能源水基電解液

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