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南开博士设计“水系锌离子”电池 现已申请专利

阅读75次    2016-11-29 14:57

     “为什么电动汽车、手机爆炸事件时有发生?因为它们用的锂离子电池有一定安全隐患。”南开大学化学学院博士研究生张宁说,近日,他针对“水系锌离子”电池设计出全新正极材料及电解液,首次将阳离子缺陷型锌锰氧化物(ZnMn2O4)用于正极,同时首次使用高浓度大阴离子电解液三氟甲烷磺酸锌(Zn(CF3SO3)2),使得锌离子电池的效能、安全性、稳定性等均有大幅提升和改进,相关科研成果发表在材料与化学类龙头期刊《美国化学会志》,该成果现已申请专利。


       据张宁介绍,锂离子电池已经广泛应用于人们的生产生活中,然而由于锂离子在正负极间穿梭脱嵌,易在负极表面形成针状金属锂即“锂枝晶”,从而刺穿隔膜造成内短路,加上易燃有机电解液的使用大大降低了锂电池的安全性。


      “由于锌资源丰富廉价,同时水系电解液不存在易燃易爆隐患,其特点适合大规模储能体系,如智能电网,所以我们将研究目标锁定为‘水系锌离子电池’。”在正极材料方面,张宁及其团队通过不断探索优化实验条件,实现了Zn的有效储存,大大提升了锌离子电池的循环稳定性,循环500次后,容量保持率高达94%。而现有碱性体系锌锰电池稳定性很差,循环寿命普遍低于50次,且容量衰减很快。这一材料,是首次应用在水系锌离子电池中。


      “水系锌离子”电池不仅可以大大提升电池性能、安全稳定性,还可以降低成本。据了解,当前市场上金属锌价格约2美元每千克,而金属锂价格约为300美元每千克。锌资源廉价易得,更适于在生产实践中大规模使用。

文章来源:中国西藏网

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