钜大LARGE | 点击量:981次 | 2021年12月21日
江山代有才人出! 锌离子电池在2,000 次充电循环中几乎没有容量衰减
高性能版本的锌离子电池将使电站储能成为可能,比锂离子电池更便宜、更安全、更环保。
迄今为止,锌离子电池在使用过程中的快速降解一直受到严重阻碍。现在,KAUST团队开发了一种新的电解质和电极组合,可以改善锌离子电池性能的多个方面,特别是多次充电和放电循环的稳定性。
为了解决这些问题,该团队开发了一种盐浓度非常高的水电解质。溶液中存在的与周围水分子结合的盐离子越多,可用于损坏电极的游离水分子就越少。
由于锌盐在水中的溶解度通常有限,因此该团队添加了钠以生产高氯酸锌和高氯酸钠的高浓度电解质。我们发现这种组合提供了非常高的溶解度来抑制水活性,同时不会降低锌离子电池的关键属性,包括它们的高离子电导率、安全性或环境友好性,朱说。
除了新型电解质外,该团队还开发了一种新的基于纳米纤维的电池阴极材料。纳米纤维形态增强了离子扩散,确保了水性锌离子电池更快的充电和放电速率,Alshareef说。在测试中,该团队发现在2,000次充电循环中几乎没有容量衰减。电极和电解质的这种组合可能解决传统水性锌离子电池的缺点,Alshareef说。
充电温度:0~45℃
-放电温度:-40~+55℃
-40℃最大放电倍率:1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
连接到太阳能装置或风电场等可再生能源的固定电池组可能是从当前化石燃料供电电网过渡的关键。与笔记本电脑或电动汽车等移动应用的电池不同,电池的尺寸和重量是关键,固定电池可能相对较大和较重,这增加了替代锂离子可充电电池技术的可能性。
以锌离子水基溶液为中心的电池在其高容量、低成本和无毒性方面显示出巨大的固定存储潜力。但循环稳定性低和自放电快等问题阻碍了水性锌离子电池的实际应用,领导这项工作的HusamAlshareef小组的研究科学家朱云佩说。这两个问题都与电解质和电极材料的设计有关,他补充道。水基电解质在电池的两个电极上都造成了问题,导致阳极发生破坏性副反应和阴极快速溶解。