【大連日報】大連化物所開發出耐低溫水系鋅基電池

  來源:《大連日報》

  發布時間:2020-09-01

  報訊(常娜娜 大連新聞傳媒集團記者謝小芳)近日,中國科學院大連化學物理研究所李先鋒研究員、張華民研究員領導的團隊,在低溫水系鋅基電池電解液研究方面取得新進展,開發出了一種耐低溫、經濟、安全、環保的水系鋅基電池用混合電解液。

  水系鋅基電池具有安全性高、成本低、能量密度高等優點,在便攜式電子設備、電動汽車和大規模儲能領域具有廣闊的應用前景。然而,由于水系鋅基電池的鋅負極一側會產生鋅的不均勻沉積,導致鋅枝晶的生長與脫落,從而影響鋅基電池的循環穩定性。此外,由于水系電解液離子傳導率隨著溫度的降低而急劇下降,使得該體系電池在低溫下無法運行,大大限制了水系鋅基電池應用范圍。

  新開發的電解液由水、乙二醇和硫酸鋅組成,在低溫下具有較高的離子傳導率,-40℃時可達到6.9 mS/cm。研究團隊通過實驗并結合理論計算,闡明了鋅離子-乙二醇分子間獨特的相互作用,能顯著提高乙二醇-水分子間氫鍵相互作用,從而有效地破壞電解液中水分子間連續的氫鍵,大大降低混合電解液的凝固點,在低溫下實現鋅離子的快速傳輸。同時,鋅離子-乙二醇溶劑化作用可提高鋅沉積/溶解的可逆性,改善鋅負極的沉積形貌。研究還發現,采用該混合電解液構筑的鋅離子混合超級電容器和鋅離子電池在-20℃均展現出高能量密度、高功率密度和長循環壽命的特點。此外,調控混合電解液不同配比,可以使其能夠耐受不同程度的低溫,實現在不同環境下的使用。此項研究工作對低溫儲能器件電解液的設計具有重要指導意義。

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