中国研究人员开发不易燃含水有机电解质 提高锌电池的安全性

发布日期:2022-02-24 浏览次数: 81 次

水性锌电池一直被视为锂离子电池的潜在替代品,因其具有更高的可持续性、安全性和成本优势。然而,在使用含水电解质的情况下,锌负极会出现枝晶失效、腐蚀和析氢现象,导致电池性能快速下降。

据外媒报道,来自中国多家科研机构的研究人员开发了一种低成本的含水有机电解质,包括水合Zn(BF4)2盐和乙二醇溶剂。这能促使电极上形成ZnF2钝化层,保护锌免受枝晶生长和副反应的影响,同时具有出色的不燃性。

研究人员指出,在便携式设备和电动汽车中,锂离子电池得到广泛应用,但这种电池在生产、使用和处理过程中存在风险。相比之下,锌的毒性较小,成本较低,而且更便于回收利用。然而,当锌与电解质中的水接触时,经常会出现问题,导致电池短路甚至起火。其他人也曾尝试使用无水电解质,但这往往会增加生产成本,而且这样的电解质也不是良好的离子导体,在某些情况下,还非常危险。

该团队找到了一种用锌而不是锂离子制造电池的方法,但不存在锌电池的常见问题。值得一提的是,在这项研究中展示的锌负极,可在0.5 mA cm−2的电流密度下长期循环超过4000小时,库仑效率高达99.4%,并表现出高达5 mAh cm−2的面积容量。

同样有趣的是,这种电解质可以在广泛的温度范围内(-30°C至40°C)运行,并且不会对电池性能产生较大影响。比起使用含水ZnSO4电解质的设备,使用这种电解质的Zn//V2O5全电池,在容量保持方面表现更好。

这种方法显示出制造锂离子电池可行替代品的前景。但是,研究人员承认,还需要努力提高电流密度和容量,以使此类电池符合当前标准。

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