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可充電水系鋅離子電池的研究發(fā)展

來源:存能電氣  日期:2019-07-09 14:43  瀏覽量:

  可充電水系鋅離子電池的研究發(fā)展。近兩年,可充電中性水系鋅離子電池(ZIB)由于其低成本、高安全、環(huán)保、高性能的優(yōu)點得到了持續(xù)關(guān)注,而這幾點都是當(dāng)前有機(jī)體系電池所難以企及的。因此,水系鋅離子電池(ZIBs)便引起了研究者的廣泛關(guān)注。

鋅離子電池.jpg

  可充電水系鋅離子電池的研究發(fā)展

  鋅資源豐富、成本低、容量高且對環(huán)境友好,被認(rèn)為是新型能源裝置最具前景的負(fù)極材料之一。因此,水系鋅離子電池已被認(rèn)為是下一代能源存儲技術(shù)中非常有前景的替代品。

  可充電水系鋅離子電池(ZIBs)具有成本低、運行安全性高、環(huán)境友好等優(yōu)點,在大規(guī)模儲能系統(tǒng)的應(yīng)用上具備明顯的潛力。目前,已經(jīng)報道了許多有意義的關(guān)于水系ZIBs的工作,包括金屬鋅負(fù)極,電解液,正極材料。但是,水系ZIBs的發(fā)展仍然存在巨大的挑戰(zhàn)。

  水系鋅離子電池具有低成本、安全、環(huán)境友好等特點。目前研究的水系Zn/MnO2電池,雖然容量可達(dá)200mAhg-1以上,但循環(huán)性能需要進(jìn)一步改善。另一種具有開放式結(jié)構(gòu)的水系ZIBs正極材料——普魯士藍(lán)類似物也表現(xiàn)出容量低、倍率性能較差的特點,不能滿足大規(guī)模儲能的需要。

  由于目前可用的正極材料的性能不甚理想,水系鋅電池的研究重點主要集中在尋找合適的正極材料上。此外,柔性可穿戴電子器件的需求日益增長,亟需開發(fā)相應(yīng)的具有高安全性、可彎曲、電化學(xué)性能優(yōu)異的儲能體系。

  盡管鋰離子電池等儲能體系發(fā)展比較成熟,且具有良好的性能,但是,由于這些體系中包含有毒或存在環(huán)境隱患的成分,并且不具備良好的彎曲性能,不能滿足為柔性電子器件供能的需要。

  因為水系電解液具有價格低廉、容易合成、離子導(dǎo)電率較高、倍率性能較好和功率密度較高的特點。目前鋅離子電池和鈉離子電池是低價格、高容量、高導(dǎo)電性和資源儲量豐富的優(yōu)勢。但是鋅離子電池比鋰離子電池和鈉離子電池更安全、成本更低、更容易大規(guī)模應(yīng)用。

  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(jìn)。

  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)。

  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。

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