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KAUST开发新电解质和电极 可使锌离子电池在2000次循环后保持稳定容量

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58京牌 锌离子电池在使用过程中会迅速降解退化,使其发展受限。,阿卜杜拉国王科技大学(KAUST)的研究团队开发了一种新电解质和电极组合,可从不同方面提高锌离子电池的性能,尤其是在多次充放电循环后保持稳定性。

 (图片来源:KAUST)

为了解决这些问题,该团队开发了一种盐浓度很高的水电解质。在该溶液中,越多的盐离子与周围水分子结合,能够破坏电极的游离水分子就越少。通常情况下,锌盐在水中的溶解度较低。该团队通过加入钠,以产生含高氯酸锌和高氯酸钠的高浓度电解质。研究人员Zhu表示:“我们发现这种组合提供了非常高的溶解度,可以抑制水分活性。同时,不会降低锌离子电池的关键特性,包括高离子导电性、安全性或环境友好性。”

除了创新电解质,该团队还开发了一种全新纳米纤维基正极材料。研究人员Alshareef表示:“纳米纤维形态能够促进离子扩散,使水性锌离子电池保持更快的充放电速率。”在测试过程中,经过2000多次充电循环,电池几乎未出现容量衰减。“这种电解质和电极组合,有潜力解决传统水性锌离子电池存在的问题。”

连接可再生能源(如太阳能装置或风力田)的固定电池组,是现有化石燃料供电电网转型的关键。笔记本电脑或等应用,对电池尺寸和重量要求较高。与这些移动应用中的电池不同,固定电池相对较大且重,因此可能采用替代锂离子电池的可充电电池技术。

以锌离子水基溶液为核心的电池,具有高容量、低成本和无毒等优点,在固定存储方面表现出巨大的潜力。研究负责人、Husam Alshareef团队的研究科学家Yunpei Zhu表示:“但是,循环稳定性低和快速自放电等问题,阻碍了水性锌离子电池的实际应用。这两个问题均与电解质和电极材料设计有关。”水基电解液易导致电池的两个电极出现问题,如正极上产生破坏性副反应,以及负极迅速溶解。

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