鉅大LARGE | 點擊量:755次 | 2021年11月19日
南開博士大幅提升“水系鋅離子”電池性能
近日,南開大學(xué)化學(xué)學(xué)院博士研究生張寧針對“水系鋅離子”電池設(shè)計出全新正極材料及電解液,使得鋅離子電池的效能、安全性、穩(wěn)定性等均有大幅提升和改進,相關(guān)科研成果發(fā)表在材料與化學(xué)類龍頭期刊《美國化學(xué)會志》。該成果現(xiàn)已申請專利。
張寧介紹:“鋰離子電池由于安全性和價格因素不利于在大規(guī)模儲能領(lǐng)域應(yīng)用。而由于鋅資源豐富廉價,同時水系電解液不存在易燃易爆隱患,其特點適合大規(guī)模儲能體系,如智能電網(wǎng)。所以,我們將研究目標(biāo)鎖定為‘水系鋅離子’電池?!?/p>
在正極材料方面,張寧及其團隊通過不斷探索優(yōu)化實驗條件,利用低溫溶液法成功合成了陽離子缺陷型ZnMn2O4用作正極。采用這種電極可逆容量達到150mAh/g,實現(xiàn)了Zn的有效儲存,大大提升了鋅離子電池的循環(huán)穩(wěn)定性,循環(huán)500次后,容量保持率高達94%。這一材料,是首次應(yīng)用于“水系鋅離子”電池中。在電解液設(shè)計方面,他們研究發(fā)現(xiàn),三氟甲烷磺酸鋅作為大陰離子結(jié)構(gòu)的電解液,具備良好的鋅離子沉積、析出動力學(xué),100%庫倫效率即可以實現(xiàn)快速充電且能量“零浪費”。
張寧說,鋅離子電池的使用不僅可以大大提升電池性能、安全穩(wěn)定性,還可以降低成本。特別是鋅資源廉價易得,更適于在生產(chǎn)實踐中大規(guī)模使用。張寧也坦言,這款電池正極材料能量密度較低,約為鋰離子電池正極材料的一半,因此目前更適用于大規(guī)模儲能體系,而不太適用于手機等便攜電子設(shè)備。(記者馮國梧)
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%