大容量高能量密度水系鋅電池問世
(資料圖)
9日，記者從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該?；瘜W(xué)與材料科學(xué)學(xué)院陳維教授課題組，設(shè)計了一種穩(wěn)定的金屬/金屬—鋅合金異質(zhì)結(jié)界面層，實(shí)現(xiàn)了大面容量下無鋅枝晶的穩(wěn)定沉積和溶解，并達(dá)到274瓦時/公斤的鋅溴電池能量密度。另外，大容量鋅溴電池展示出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性，電池模組與光伏面板集成展示了其對可再生能源的存儲能力。相關(guān)研究成果日前發(fā)表于國際期刊《自然·通訊》上。
水系鋅電池具有低成本、長壽命、高安全的特點(diǎn)，是下一代大規(guī)模儲能電池技術(shù)最有力的競爭者。然而鋅電池面臨一系列的問題，嚴(yán)重影響了其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程：首先是鋅負(fù)極存在不可控的副反應(yīng)如枝晶生長、析氫等，限制了電池的循環(huán)壽命；其次，鋅電池中過高的正負(fù)極比和較低的面容量降低了電池的能量密度；再者，缺乏對安時級大容量電池的性能研究及其在儲能系統(tǒng)中的應(yīng)用探索。
研究人員設(shè)計了一種二維銻/銻鋅合金異質(zhì)結(jié)界面層用于穩(wěn)定鋅在大面容量下的沉積、溶解。這種異質(zhì)結(jié)界面在鋅沉積過程中表現(xiàn)出對鋅原子較強(qiáng)的吸附性及均勻的電場分布，從而實(shí)現(xiàn)了200毫安時/平方厘米超高面容量下無枝晶的鋅沉積/溶解。此外，使用該異質(zhì)結(jié)構(gòu)界面修飾的無鋅負(fù)極與溴正極結(jié)合裝配成了無負(fù)極鋅溴電池，顯示出274瓦時/公斤的理論能量密度以及62瓦時/公斤的實(shí)際能量密度。容量為500毫安時的大容量鋅溴電池表現(xiàn)出超過400次的穩(wěn)定循環(huán)。進(jìn)一步放大到1.5安時的電池在不同的串并聯(lián)形式下均表現(xiàn)出優(yōu)異的放電電壓和效率。此外，能量為9瓦時的鋅溴電池模組與光伏板集成展示了其實(shí)用的可再生能源儲存能力。
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