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新的保護(hù)層可以將鋅電池的壽命延長(zhǎng)幾個(gè)數(shù)量級(jí)

2024-10-29 11:52  瀏覽:  

向可再生能源的過(guò)渡需要有效的方法來(lái)儲(chǔ)存大量的電能。慕尼黑工業(yè)大學(xué) (TUM) 的研究人員開發(fā)出了一種新方法,可以將水性鋅離子電池的使用壽命延長(zhǎng)幾個(gè)數(shù)量級(jí)。它們現(xiàn)在可以承受數(shù)十萬(wàn)次充電和放電循環(huán),而不是僅僅持續(xù)幾千次。

這項(xiàng)創(chuàng)新的關(guān)鍵是電池鋅陽(yáng)極的特殊保護(hù)層。該保護(hù)層解決了之前的問(wèn)題,例如針狀鋅結(jié)構(gòu)(稱為鋅枝晶)的生長(zhǎng),以及引發(fā)氫氣形成和腐蝕的有害化學(xué)副反應(yīng)。

該研究團(tuán)隊(duì)由慕尼黑工業(yè)大學(xué)自然科學(xué)學(xué)院無(wú)機(jī)和金屬有機(jī)化學(xué)系主任 Roland A. Fischer 教授領(lǐng)導(dǎo),他們?yōu)榇耸褂昧艘环N獨(dú)特的材料:一種名為 TpBD-2F 的多孔有機(jī)聚合物。這種材料在鋅陽(yáng)極上形成一層穩(wěn)定、超薄且高度有序的薄膜,使鋅離子能夠有效地流過(guò)納米通道,同時(shí)使水遠(yuǎn)離陽(yáng)極。

鋅電池是鋰離子電池的經(jīng)濟(jì)替代品

這項(xiàng)研究發(fā)表在《先進(jìn)能源材料》雜志上,主要作者、博士生達(dá)雷解釋說(shuō):“具有這種新保護(hù)層的鋅離子電池可以取代鋰離子電池,用于大規(guī)模儲(chǔ)能應(yīng)用,例如與太陽(yáng)能或風(fēng)力發(fā)電廠結(jié)合使用。它們的使用壽命更長(zhǎng),更安全,而且鋅比鋰更便宜、更容易獲得。”

雖然鋰仍然是電動(dòng)汽車和便攜式設(shè)備等移動(dòng)應(yīng)用的首選,但其較高的成本和對(duì)環(huán)境的影響使其對(duì)大規(guī)模儲(chǔ)能的吸引力降低。

菲舍爾教授補(bǔ)充道:“這確實(shí)是一個(gè)了不起的研究成果。我們已經(jīng)證明,戴雷開發(fā)的化學(xué)方法不僅有效,而且可控。作為基礎(chǔ)研究人員,我們主要對(duì)新的科學(xué)原理感興趣——在這里我們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)。我們已經(jīng)開發(fā)出第一個(gè)紐扣電池原型。我認(rèn)為我們的研究成果沒有理由不能轉(zhuǎn)化為更大的應(yīng)用?,F(xiàn)在,工程師們要采納這個(gè)想法并開發(fā)適當(dāng)?shù)纳a(chǎn)工藝。”

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