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南開科研提升水系鋅離子電池性能

鉅大LARGE  |  點擊量:568次  |  2021年11月19日  

近日,南開大學化學學院博士研究生張寧針對“水系鋅離子”電池設計出全新正極材料及電解液,首次將陽離子缺陷型鋅錳氧化物用于正極,同時首次使用高濃度大陰離子電解液三氟甲烷磺酸鋅,使得鋅離子電池的效能、安全性、穩定性等均有大幅提升和改進,相關科研成果發表在材料與化學類龍頭期刊《美國化學會志》,該成果現已申請專利。


張寧介紹,鋰離子電池已經廣泛應用于人們的生出現活中,然而由于鋰離子在正負極間穿梭脫嵌,易在負極表面形成針狀金屬鋰即“鋰枝晶”,從而刺穿隔膜造成內短路,加上易燃有機電解液的使用大大降低了鋰離子電池的安全性。此外,鋰資源短缺且分布不均勻使鋰離子電池價格不斷攀升,這些不利于其在大規模儲能領域的應用。


張寧及其團隊利用低溫溶液法成功合成了陽離子缺陷型ZnMn2O4用作正極。該材料大大提升了鋅離子電池的循環穩定性,循環500次后,容量保持率高達94%。而現有堿性體系鋅錳電池穩定性很差,循環壽命普遍低于50次,且容量衰減很快。這一材料,是首次應用于水系鋅離子電池中。在電解液設計方面,三氟甲烷磺酸鋅作為大陰離子結構的電解液,可以實現快速充電且能量“零浪費”。



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