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燕山大學在水系鋅電池研究中取得重要進展

2019-06-03亞穩材料制備技術與科學國家重點實驗室 張春祥(點擊:)

【新聞中心訊】近日,我校韓樹民教授和王利民教授課題組與美國俄勒岡州立大學紀秀磊教授課題組合作,利用ZnCl2在水中的高溶解度的特點,首次設計構筑了ZnCl2水溶鹽支撐的新型Zn//V2O5電池,并實現了高容量和長循環壽命的ZB。相關研究成果近期在國際重要期刊《Advanced functional materials》上發表。

研究發現,ZnCl2水溶鹽電解液濃度的提高可以有效提高正極材料V基金屬氧化物的工作電壓、拓寬電化學窗口并抑制正極材料的溶解,顯著改善其電化學性能。當ZnCl2電解液濃度從1 M增加到30m時,正極材料V基金屬氧化物的放電容量從296 mAh g–1增加到了496 mAh g–1,絕對電位提高了0.4 V;特別地,在50 mA g–1小電流密度下充/放電循環時,其100周容量保持率提高了6倍以上。

新能源汽車和可再生能源發電儲能技術的迅猛發展,對高安全性低成本電化學能量存儲系統(電池)提出了迫切需求。相比于有機溶液電解質,水溶液電解質不存在燃燒的風險,且具有價格低廉、無污染、功率密度高等優點,在大規模儲能領域具有廣闊的應用前景。在各種水系金屬離子電池中,水系鋅電池(ZB)因具有高能量密度、低成本和高安全性,被認為是一類最具實際應用的新型化學電源之一。ZB采用鋅金屬作為負極,陽離子缺陷型材料作為正極,主要包括Mn基或V基金屬氧化物、普魯士藍類似物和有機正極材料等,含Zn2+的近中性或弱酸性水性溶液作為電解液。目前ZB電池商業化應用面臨的主要問題是在電化學循環過程中負極鋅金屬沉積/析出庫倫效率低和正極材料活性物質溶解導致的容量迅速衰減。

(以上圖片由亞穩材料制備技術與科學國家重點實驗室提供)

該研究成果以材料學院張璐博士后為第一作者,韓樹民教授、王利民教授和紀秀磊教授為共同通訊作者。(編輯 蔡巧怡)

論文鏈接地址:https://doi.org/10.1002/adfm.201902653

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