【大连日报】大连化物所开发出耐低温水系锌基电池

  来源:《大连日报》

  发布时间:2020-09-01

  报讯(常娜娜 大连新闻传媒集团记者谢小芳)近日,中国科学院大连化学物理研究所李先锋研究员、张华民研究员领导的团队,在低温水系锌基电池电解液研究方面取得新进展,开发出了一种耐低温、经济、安全、环保的水系锌基电池用混合电解液。

  水系锌基电池具有安全性高、成本低、能量密度高等优点,在便携式电子设备、电动汽车和大规模储能领域具有广阔的应用前景。然而,由于水系锌基电池的锌负极一侧会产生锌的不均匀沉积,导致锌枝晶的生长与脱落,从而影响锌基电池的循环稳定性。此外,由于水系电解液离子传导率随着温度的降低而急剧下降,使得该体系电池在低温下无法运行,大大限制了水系锌基电池应用范围。

  新开发的电解液由水、乙二醇和硫酸锌组成,在低温下具有较高的离子传导率,-40℃时可达到6.9 mS/cm。研究团队通过实验并结合理论计算,阐明了锌离子-乙二醇分子间独特的相互作用,能显著提高乙二醇-水分子间氢键相互作用,从而有效地破坏电解液中水分子间连续的氢键,大大降低混合电解液的凝固点,在低温下实现锌离子的快速传输。同时,锌离子-乙二醇溶剂化作用可提高锌沉积/溶解的可逆性,改善锌负极的沉积形貌。研究还发现,采用该混合电解液构筑的锌离子混合超级电容器和锌离子电池在-20℃均展现出高能量密度、高功率密度和长循环寿命的特点。此外,调控混合电解液不同配比,可以使其能够耐受不同程度的低温,实现在不同环境下的使用。此项研究工作对低温储能器件电解液的设计具有重要指导意义。

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