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普通食糖是提高水系鋅電池安全特性的關鍵
時間:2022-08-02 09:23來源:綠色合規(guī)專家 作者:綜合報道
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清華大學的研究人員提出了一種想法，通過對普通蔗糖進行化學修飾來穩(wěn)定水鋅電池中的鋅離子環(huán)境，并提高設備的安全性能。
在一篇發(fā)表在《納米研究》(Nano Research)雜志上的論文中，科學家們表示，與目前的鋰離子電池相比，水鋅電池成本更低，甚至更安全，因為它們不需要易燃的有機電解質。除此之外，鋅陽極具有較高的理論容量，這使得這些電池在未來電網(wǎng)儲能等領域的應用前景更加廣闊。
到目前為止，鋅電池的問題是，當陽極表面的鋅離子(Zn2+)濃度降至零時，枝晶開始生長。不受控制的Zn枝晶生長會惡化電化學性能，嚴重威脅安全運行。
該研究的合著者劉美男在一份媒體聲明中說:“這些樹突可以穿透隔膜，導致電池短路。”
Liu表示，過去的研究表明，調(diào)節(jié)溶劑環(huán)境(稱為“溶劑化結構”)可以增加Zn2+在電場下的遷移率，并成功抑制枝晶的生長。問題是，之前的這些調(diào)整——比如引入其他鹽或加入更少的水分子——最終也會降低體系的離子電導率。
研究人員說:“對于Zn2+的溶劑化結構和它的流動性有一個基本的認識差距。”這是影響Zn陽極枝晶生長和穩(wěn)定性的關鍵因素。”
為了填補這一空白，Liu和他的同事嘗試了一種新方法:引入具有多個羥基的普通蔗糖，即氫和氧結合在一起進入電解質，以調(diào)整Zn2+的溶劑化結構。
通過進行原子模擬和實驗，研究團隊證實，蔗糖分子增強了流動性，并在不影響穩(wěn)定性的情況下阻止了樹突生長。
Liu說:“研究結果證實，溶劑化鞘中的蔗糖分子不僅增強了流動性，確保快速的Zn2+動力學，而且保護Zn陽極免受水腐蝕，成功地實現(xiàn)了無Zn枝晶沉積和副反應抑制。”“這表明了將這種簡單的蔗糖改性用于未來高性能鋅電池的巨大潛力，并使該研究領域向實現(xiàn)安全、綠色、高性能鋅電池的最終目標邁進了一步。”
(責任編輯：子蕊)
文章標簽：
水系鋅電池
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