大容量、高能量密度的水系鋅電池問世

IT之家 1 月 10 日訊息,據中國科學技術大學網站,該校化學與材料科學學院陳維教授課題組

設計了一種穩定的金屬 / 金屬-鋅合金異質結介面層

,實現了大面容量(200mAh / cm

2

)下無鋅枝晶的穩定沉積和溶解反應以及

高達 274Wh/kg的鋅溴電池能量密度

。另外,大容量鋅溴電池展示出優異的迴圈穩定性,電池模組與光伏面板整合展示了其對可再生能源的儲存能力。相關研究型論文已在國際期刊《自然・通訊》發表。

大容量、高能量密度的水系鋅電池問世

水系鋅電池具有低成本、長壽命、高安全的特點,是下一代大規模儲能電池技術最有力的競爭者。然而鋅電池面臨一系列的問題,嚴重影響了其產業化程序:鋅負極存在不可控的副反應如枝晶生長、析氫等,限制了電池的迴圈壽命;鋅電池中過高的正負極比和較低的面容量降低了電池的能量密度;缺乏對 Ah 級大容量電池的效能研究及其在儲能系統中的應用探索。

IT之家瞭解到,該論文設計了一種二維銻 / 銻鋅合金(

Sb/Sb

2

Zn

3

)異質結介面層用於穩定鋅在大面容量下的沉積 / 溶解。

Sb/Sb

2

Zn

3

異質結介面在鋅沉積過程中表現出對鋅原子較強的吸附性及均勻的電場分佈,從而實現了 200 mAh / cm

2

超高面容量下無枝晶的鋅沉積 / 溶解。此外,使用該異質結構介面修飾的無鋅負極與溴正極結合裝配成了無負極鋅溴電池,

顯示出 274 Wh/kg的理論能量密度以及 62Wh/kg的實際能量密度

。容量為 500 毫安時的大容量鋅溴電池表現出超過 400 次的穩定迴圈。進一步放大到 1。5Ah 的電池在不同的串並聯形式下均表現出優異的放電電壓和效率。此外,能量為 9 Wh (6 V,1。5 Ah) 的鋅溴電池模組與光伏板整合展示了其實用的可再生能源儲存能力。

據介紹,該成果透過設計金屬 / 金屬鋅合金異質結介面獲得了具有優異效能的無負極鋅溴電池,

這將為鋅電池在大規模儲能中的應用開闢新的道路

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