可充电水系锌离子电池的研究发展

可充电水系锌离子电池的研究发展。近两年,可充电中性水系锌离子电池(ZIB)由于其低成本、高安全、环保、高性能的优点得到了持续关注,而这几点都是当前有机体系电池所难以企及的。因此,水系锌离子电池(ZIBs)便引起了研究者的广泛关注。

可充电水系锌离子电池的研究发展

锌资源丰富、成本低、容量高且对环境友好，被认为是新型能源装置最具前景的负极材料之一。因此，水系锌离子电池已被认为是下一代能源存储技术中非常有前景的替代品。

可充电水系锌离子电池(ZIBs)具有成本低、运行安全性高、环境友好等优点,在大规模储能系统的应用上具备明显的潜力。目前，已经报道了许多有意义的关于水系ZIBs的工作，包括金属锌负极，电解液，正极材料。但是，水系ZIBs的发展仍然存在巨大的挑战。

水系锌离子电池具有低成本、安全、环境友好等特点。目前研究的水系Zn/MnO2电池，虽然容量可达200mAhg-1以上，但循环性能需要进一步改善。另一种具有开放式结构的水系ZIBs正极材料——普鲁士蓝类似物也表现出容量低、倍率性能较差的特点，不能满足大规模储能的需要。

由于目前可用的正极材料的性能不甚理想，水系锌电池的研究重点主要集中在寻找合适的正极材料上。此外，柔性可穿戴电子器件的需求日益增长，亟需开发相应的具有高安全性、可弯曲、电化学性能优异的储能体系。

尽管锂离子电池等储能体系发展比较成熟，且具有良好的性能，但是，由于这些体系中包含有毒或存在环境隐患的成分，并且不具备良好的弯曲性能，不能满足为柔性电子器件供能的需要。

因为水系电解液具有价格低廉、容易合成、离子导电率较高、倍率性能较好和功率密度较高的特点。目前锌离子电池和钠离子电池是低价格、高容量、高导电性和资源储量丰富的优势。但是锌离子电池比锂离子电池和钠离子电池更安全、成本更低、更容易大规模应用。

近日，南开大学化学学院博士研究生张宁针对“水系锌离子”电池设计出全新正极材料及电解液，使得锌离子电池的效能、安全性、稳定性等均有大幅提升和改进。

锂离子电池由于安全性和价格因素不利于在大规模储能领域应用。而由于锌资源丰富廉价，同时水系电解液不存在易燃易爆隐患，其特点适合大规模储能体系，如智能电网。

锌离子电池的使用不仅可以大大提升电池性能、安全稳定性，还可以降低成本。特别是锌资源廉价易得，更适于在生产实践中大规模使用。