中國儲能網(wǎng)訊：當(dāng)下，鋰離子電池在電池市場上占據(jù)壓倒性地位，但高成本、安全性、環(huán)保性影響了其推廣。于是以“低成本、高功率、絕對安全”為標簽的水系鋅離子電池應(yīng)運而生。不過，后者未解決“正極溶解、電解液負反應(yīng)、金屬負極枝晶”三大痛點。
近日，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)學(xué)院校聘教授楊凱團隊與復(fù)旦大學(xué)、河南大學(xué)的合作伙伴研究發(fā)現(xiàn)了“高核多釩氧簇”材料（多釩氧簇是多酸團簇的一類），作為儲鋅正極可同時破解上述三大痛點。他們提出一種基于多酸團簇材料開發(fā)的水系鋅離子電池的三功能優(yōu)化策略，相關(guān)成果發(fā)表在能源領(lǐng)域國際權(quán)威期刊《先進能源材料》上。
由于沒有爆炸危險，水系鋅離子電池被認為是替代鋰離子電池最有希望的候選者之一。
據(jù)了解，多酸團簇作為一種單分子納米材料，在催化、醫(yī)藥、儲能等領(lǐng)域表現(xiàn)出應(yīng)用潛力，楊凱及其合作者曾首次證明了多酸在水系鋅離子電池中的應(yīng)用可行性，并進一步提出了開發(fā)混合儲能體系抑制團簇溶解的新型儲能策略。
據(jù)楊凱介紹，該團隊科研人員結(jié)合實驗和理論計算深入研究，發(fā)現(xiàn)了多釩氧簇在改善正極、電解液、鋅負極三方面不穩(wěn)定問題的多功能特性，從而提出一種“一石三鳥”的水系鋅離子電池性能優(yōu)化策略，該技術(shù)使組裝的水系鋅離子電池實現(xiàn)了超過一萬次的超穩(wěn)定循環(huán)性能。他們進一步借助凝膠電解質(zhì)組裝的固態(tài)軟包電池，在灼燒、剪切、穿刺等物理破壞性測試時仍表現(xiàn)出優(yōu)異的使用安全性，這項工作為多功能團簇材料在水系儲能領(lǐng)域的應(yīng)用開發(fā)提供了新的思路，推動了水系儲能技術(shù)的實際應(yīng)用進程。
長期以來，作為山東省高等學(xué)校青創(chuàng)人才引育計劃帶頭人，楊凱團隊聚焦低成本、高安全、環(huán)保的水系鋅離子電池，致力于解決阻礙水系鋅離子電池商業(yè)化應(yīng)用的正極溶解、電解液副反應(yīng)、金屬負極枝晶等關(guān)鍵問題，設(shè)計開發(fā)大規(guī)模儲能、便攜儲能器件，推動林場火災(zāi)實時監(jiān)控、預(yù)警系統(tǒng)，空中巡航、消防、通信等離網(wǎng)供電裝置的開發(fā)應(yīng)用，積極推進高安全、環(huán)保、低成本的新型儲能技術(shù)在智慧農(nóng)林產(chǎn)業(yè)和安全應(yīng)急防護方面的應(yīng)用推廣。
