來源：《大連日報(bào)》
發(fā)布時(shí)間：2020-09-01
報(bào)訊（常娜娜 大連新聞傳媒集團(tuán)記者謝小芳）近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所李先鋒研究員、張華民研究員領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)，在低溫水系鋅基電池電解液研究方面取得新進(jìn)展，開發(fā)出了一種耐低溫、經(jīng)濟(jì)、安全、環(huán)保的水系鋅基電池用混合電解液。
水系鋅基電池具有安全性高、成本低、能量密度高等優(yōu)點(diǎn)，在便攜式電子設(shè)備、電動(dòng)汽車和大規(guī)模儲能領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，由于水系鋅基電池的鋅負(fù)極一側(cè)會產(chǎn)生鋅的不均勻沉積，導(dǎo)致鋅枝晶的生長與脫落，從而影響鋅基電池的循環(huán)穩(wěn)定性。此外，由于水系電解液離子傳導(dǎo)率隨著溫度的降低而急劇下降，使得該體系電池在低溫下無法運(yùn)行，大大限制了水系鋅基電池應(yīng)用范圍。
新開發(fā)的電解液由水、乙二醇和硫酸鋅組成，在低溫下具有較高的離子傳導(dǎo)率，-40℃時(shí)可達(dá)到6.9 mS/cm。研究團(tuán)隊(duì)通過實(shí)驗(yàn)并結(jié)合理論計(jì)算，闡明了鋅離子-乙二醇分子間獨(dú)特的相互作用，能顯著提高乙二醇-水分子間氫鍵相互作用，從而有效地破壞電解液中水分子間連續(xù)的氫鍵，大大降低混合電解液的凝固點(diǎn)，在低溫下實(shí)現(xiàn)鋅離子的快速傳輸。同時(shí)，鋅離子-乙二醇溶劑化作用可提高鋅沉積/溶解的可逆性，改善鋅負(fù)極的沉積形貌。研究還發(fā)現(xiàn)，采用該混合電解液構(gòu)筑的鋅離子混合超級電容器和鋅離子電池在-20℃均展現(xiàn)出高能量密度、高功率密度和長循環(huán)壽命的特點(diǎn)。此外，調(diào)控混合電解液不同配比，可以使其能夠耐受不同程度的低溫，實(shí)現(xiàn)在不同環(huán)境下的使用。此項(xiàng)研究工作對低溫儲能器件電解液的設(shè)計(jì)具有重要指導(dǎo)意義。
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