中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊:6月8日,記者從海南大學(xué)獲悉,該校海洋科學(xué)與工程學(xué)院海洋清潔能源創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在電池循環(huán)性能提升研究上取得突破,相關(guān)成果發(fā)表在《先進(jìn)功能材料》上。該研究通過(guò)采用鋅離子沸石基固體電解質(zhì),有效解決了傳統(tǒng)鋅離子電池中循環(huán)穩(wěn)定性差的難題,為無(wú)機(jī)固體電解質(zhì)設(shè)計(jì)提供了新的理論與實(shí)踐依據(jù)。
鋅離子電池因安全性高、環(huán)保且成本低,在大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域潛力巨大。然而,其鋅負(fù)極易出現(xiàn)析氫反應(yīng)、腐蝕及生成惰性副產(chǎn)物,正極材料也存在溶解問(wèn)題,極大限制了電池的循環(huán)壽命與廣泛應(yīng)用。其中,電解質(zhì)中過(guò)多的活性水分子是引發(fā)正負(fù)極問(wèn)題的關(guān)鍵因素。
針對(duì)這一現(xiàn)狀,海南大學(xué)團(tuán)隊(duì)將目光投向沸石材料。沸石具有規(guī)則孔徑、形狀以及高熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性,其鋁氧四面體結(jié)構(gòu)能促進(jìn)離子平穩(wěn)傳輸,是理想的固體電解質(zhì)候選材料。團(tuán)隊(duì)利用鋅離子交換技術(shù),成功制備出富含鋅離子的沸石基固體電解質(zhì)。
實(shí)驗(yàn)顯示,采用該固體電解質(zhì)的電池展現(xiàn)出優(yōu)異性能。在負(fù)極,析氫、腐蝕和惰性副產(chǎn)物生成等問(wèn)題得到有效抑制;在正極,材料溶解和釩離子穿梭現(xiàn)象顯著減少。同時(shí),由于固體電解質(zhì)中鋅離子遷移能壘低,正極實(shí)現(xiàn)了可逆的嵌入/脫出,進(jìn)一步保障了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。以鋅-鋅沸石-十釩酸銨電池為例,在0.5A/g電流密度下循環(huán)1010圈后,容量保有率高達(dá)84.9%,而使用硫酸鋅電解質(zhì)的電池在循環(huán)800圈后容量幾乎歸零。即便在60℃高溫環(huán)境下,新電池循環(huán)110次后仍能保持239.2mAh/g的高容量。
海洋科學(xué)與工程學(xué)院副教授史曉東介紹,團(tuán)隊(duì)的這項(xiàng)研究成果不僅為解決鋅離子電池的關(guān)鍵問(wèn)題提供了切實(shí)可行的方案,而且為無(wú)機(jī)固體電解質(zhì)的設(shè)計(jì)開(kāi)拓了新方向。未來(lái),隨著相關(guān)技術(shù)的不斷優(yōu)化與完善,有望推動(dòng)鋅離子電池在大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,助力能源存儲(chǔ)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。