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能动学院本科生开发出高性能锌离子电池
点击数: 次 发布时间:2022-04-14 作者:能源与动力学院 来源:

在二次电池领域,锌离子电池具有高能量密度、放电过程安全、电池材料无毒廉价、制备工艺简单等优点, 使其在储能领域具有很高的发展前景。近年来锌离子电池的锌负极和电解液的研究已经取得一定的进展,但水系锌离子电池在正极和电解液方面仍然面临着巨大的挑战。特别是锌离子电池正极材料选择方面,人们欲寻求一种结构稳定、能容纳大量锌离子的空穴结构以望实现电池高容量,在电解液方面,人们也在探索加入何种锌盐可实现电解液的高稳定性,使循环寿命提高。

近日,大连理工大学能源与动力学院3名本科生曹明洋,何思源,于金瀛,在2020年大学生创新创业训练计划项目支持下,通过能源与动力学院李明强副教授的指导,经过反复数十组对比实验,最终设计出一款新型水系锌离子电池,并在国际期刊Journal of Physics and Chemistry of Solids发表题为 “ The construction of a new type of rechargeable Zn2+ aqueous ion battery ” 的研究论文。

与国内外其它锌离子电池相比,该团队制作的2-甲基咪唑水系锌离子电池更安全、更稳定、寿命更长。由于2-甲基咪唑的存在,不仅保证结构骨架的稳定性,加速离子的通过,还作为廉价有机配体抑制了锌枝晶的生长,使得电池系统有较低较稳定的开路电压,其高稳定性允许维持良好的密封性条件下1450次循环而不会出现明显的容量衰减。


与传统水系锌离子电池相比,正极活性物质增加了普鲁士蓝,且发现普鲁士蓝与二氧化锰在电池充放电过程中时发生反应转变为铁氰化物Zn3 [Fe(CN)6] 2Mn3 [Fe(CN)6] 2 ,在该电池充放电过程中可提供稳定的330 mAh/g充放电容量。此类生成物有较高稳定性使得电池拥有高性能、高稳定性及长寿命的特点,且制造成本相对较低,未来有望在大规模低成本高效能储能、动力电源系统等领域得到广泛应用。


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