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      2. 困扰水系储能电池的三大难题有解了

        2022-09-23 17:25:03 来源: 科技日报 作者: 王延斌 王静

        科技日报记者 王延斌 通讯员 王静

        当下,锂离子电池在电池市场上占据压倒性地位,但高成本、安全性、环保性影响了其推广。于是以“低成本、高功率、绝对安全”为标签的水系锌离子电池应运而生。不过,后者未解决“正极溶解、电解液负反应、金属负极枝晶”三大痛点。

        近日,山东农业大学化学学院校聘教授杨凯团队与复旦大学、河南大学的合作伙伴研究发现了“高核多钒氧簇”材料(多钒氧簇是多酸团簇的一类),作为储锌正极可同时破解上述三大痛点。他们提出一种基于多酸团簇材料开发的水系锌离子电池的三功能优化策略,相关成果发表在能源领域国际权威期刊《先进能源材料》上。

        由于没有爆炸危险,水系锌离子电池被认为是替代锂离子电池最有希望的候选者之一。

        据了解,多酸团簇作为一种单分子纳米材料,在催化、医药、储能等领域表现出应用潜力,杨凯及其合作者曾首次证明了多酸在水系锌离子电池中的应用可行性,并进一步提出了开发混合储能体系抑制团簇溶解的新型储能策略。

        据杨凯介绍,该团队科研人员结合实验和理论计算深入研究,发现了多钒氧簇在改善正极、电解液、锌负极三方面不稳定问题的多功能特性,从而提出一种“一石三鸟”的水系锌离子电池性能优化策略,该技术使组装的水系锌离子电池实现了超过一万次的超稳定循环性能。他们进一步借助凝胶电解质组装的固态软包电池,在灼烧、剪切、穿刺等物理破坏性测试时仍表现出优异的使用安全性,这项工作为多功能团簇材料在水系储能领域的应用开发提供了新的思路,推动了水系储能技术的实际应用进程。

        长期以来,作为山东省高等学校青创人才引育计划带头人,杨凯团队聚焦低成本、高安全、环保的水系锌离子电池,致力于解决阻碍水系锌离子电池商业化应用的正极溶解、电解液副反应、金属负极枝晶等关键问题,设计开发大规模储能、便携储能器件,推动林场火灾实时监控、预警系统,空中巡航、消防、通信等离网供电装置的开发应用,积极推进高安全、环保、低成本的新型储能技术在智慧农林产业和安全应急防护方面的应用推广。

        责任编辑: 李梦一
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